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ISDB-T International standard is currently adopted by most Latin America countries and is already installed in most TV sets sold in recent years in the region. To support interactive applications in Digital TV receivers, ISDB-T defines the middleware Ginga. Similar to Digital TV, Digital Radio standards also provide the means to carry interactive applications; however, their specifications for interactive applications are usually more restricted than the ones used in Digital TV. Also, interactive applications for Digital TV and Digital Radio are usually incompatible. Motivated by such observations, this report considers the importance of interactive applications for both TV and Radio Broadcasting and the advantages of using the same middleware and languages specification for Digital TV and Radio. More specifically, it establishes the signaling and definitions on how to transport and execute Ginga-NCL and Ginga-HTML5 applications over DRM (Digital Radio Mondiale) transmission. Ministry of Science, Technology, Innovation and Communication of Brazil is carrying trials with Digital Radio Mondiale standard in order to define the reference model of the Brazilian Digital Radio System (Portuguese: Sistema Brasileiro de R\'adio Digital - SBRD)., Comment: 15 pages

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO A degradação da qualidade do áudio pode ter muitas causas. Para aplicações musicais, esta fragmentação pode levar a experiências altamente desagradáveis. Algoritmos de restauração podem ser empregados para reconstruir partes do áudio de forma semelhante à reconstrução da imagem, em uma abordagem chamada Audio Inpainting. Os métodos atuais de última geração para Audio Inpainting cobrem cenários limitados, com janelas de intervalo bem definidas e pouca variedade de gêneros musicais. Neste trabalho, propomos um método baseado em aprendizado profundo para Audio Inpainting acompanhado por um conjunto de dados com condições de fragmentação aleatórias que se aproximam de situações reais de deficiência. O conjunto de dados foi coletado utilizando faixas de diferentes gêneros musicais, o que proporciona uma boa variabilidade de sinal. Nosso melhor modelo melhorou a qualidade de todos os gêneros musicais, obtendo uma média de 13,1 dB de PSNR, embora tenha funcionado melhor para gêneros musicais nos quais os instrumentos acústicos são predominantes. Audio quality degradation can have many causes. For musical applications, this fragmentation may lead to highly unpleasant experiences. Restoration algorithms may be employed to reconstruct missing parts of the audio in a similar way as for image reconstruction - in an approach called audio inpainting. Current state-of-theart methods for audio inpainting cover limited scenarios, with well-defined gap windows and little variety of musical genres. In this work, we propose a Deep-Learning-based (DLbased) method for audio inpainting accompanied by a dataset with random fragmentation conditions that approximate real impairment situations. The dataset was collected using tracks from different music genres to provide a good signal variability. Our best model improved the quality of all musical genres, obtaining an average of 13.1 dB of PSNR, although it worked better for musical genres in which acoustic instruments are predominant.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA Grandes quantidades de vídeo são carregadas em plataformas de hospedagem de vídeo a cada minuto. Esse volume de dados apresenta um desafio no controle do tipo de conteúdo enviado para esses serviços de hospedagem de vídeo, pois essas plataformas são responsáveis por qualquer mídia sensível enviada por seus usuários. Nesta dissertação, definimos conteúdo sensível como sexo, violencia fisica extrema, gore ou cenas potencialmente pertubadoras ao espectador. Apresentamos um conjunto de dados de vídeo sensível para classificação binária de vídeo (se há conteúdo sensível no vídeo ou não), contendo 127 mil vídeos anotados, cada um com seus embeddings visuais e de áudio extraídos. Também treinamos e avaliamos quatro modelos baseline para a tarefa de detecção de conteúdo sensível em vídeo. O modelo com melhor desempenho obteve 99 por cento de F2-Score ponderado no nosso subconjunto de testes e 88,83 por cento no conjunto de dados Pornography-2k. Massive amounts of video are uploaded on video-hosting platforms every minute. This volume of data presents a challenge in controlling the type of content uploaded to these video hosting services, for those platforms are responsible for any sensitive media uploaded by their users. There has been an abundance of research on methods for developing automatic detection of sensitive content. In this dissertation, we define sensitive content as sex, extreme physical violence, gore, or any scenes potentially disturbing to the viewer. We present a sensitive video dataset for binary video classification (whether there is sensitive content in the video or not), containing 127 thousand tagged videos, Each with their extracted audio and visual embeddings. We also trained and evaluated four baseline models for the sensitive content detection in video task. The best performing model achieved 99 percent weighed F2-Score on our test subset and 88.83 percent on the Pornography-2k dataset.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA Nos últimos anos, a geofísicos tem se dedicado ao aprimoramento da qualidade dos dados sísmicos por meio da atenuação de ruído e interpolação de sismogramas usando métodos puramente baseados em CNN. Métodos baseados em CNN podem alcançar resultados estado-da-arte para remoção de ruídos. No entanto, eles não se aplicam a cenários sem dados de treinamento emparelhados (ou seja, dados sísmicos ruidosos e dados sísmicos sem ruído correspondentes). Neste trabalho, tratamos a atenuação de ruídos de dados sísmicos como um problema de atenuação de ruído cega, que consiste em remover ruídos desconhecidos sem dados pareados. Em outras palavras, a base usada pelo modelo de denoiser é aprendida a partir das próprias amostras ruidosas durante o treinamento. Motivado por este contexto, o principal objetivo deste trabalho é propor um método autosupervisionado para atenuação cega de dados sísmicos, que não requer análise prévia do sinal sísmico, nenhuma estimativa do ruído e nenhum dado de treinamento pareado. O método proposto assume dois conjuntos de dados: um contendo shot gathers com ruídos e o outro com shot gathers sem ruídos. A partir desses dados, treinamos dois modelos: (1) Seismic Noise Transfer (SNT), que aprende a produzir shot gathers com ruído sintético contendo o ruído dos shot gathers com ruído e o sinal dos shot gathers sem ruído; E (2) Sismic Neural Denoiser (SND), que aprende a mapear os shot gathers com ruído sintético de volta aos shot gathers sem ruído original. Após o treinamento, o SND sozinho é usado para remover o ruído das capturas ruidosas originais. Nosso modelo SNT adapta o algoritmo Neural Style Transfer (NST) ao domínio sísmico. Além disso, nosso modelo SND consiste em uma nova arquitetura CNN baseada em fusão de atributos em várias escalas para eliminação de ruído em shot gathers. Nosso método produziu resultados promissores em experimentos, alcançando um ganho de PSNR de 0,9 em comparação com outros modelos de última geração. In the last years, the geophysics community has been devoted to seismic data quality enhancement by noise attenuation and seismogram interpolation using CNN-based methods. Discriminative CNN-based methods can achieve state-of-the-art denoising results. However, they do not apply to scenarios without paired training data (i.e., noisy seismic data and corresponding ground-truth noise-free seismic data). In this work, we treat seismic data denoising as a blind denoising problem to remove unknown noise from noisy shot gathers without ground truth training data. The basis used by the denoiser model is learned from the noisy samples themselves during training. Motivated by this context, the main goal of this work is to propose a selfsupervised method for blind denoising of seismic data, which requires no prior seismic signal analysis, no estimate of the noise, and no paired training data. Our proposed self-supervised method assumes two given datasets: one containing noisy shot gathers and the other noise-free shot gathers. From this data, we train two models: (1) Seismic Noise Transfer (SNT), which learns to produce synthetic-noisy shot gathers containing the noise from noisy shot gathers and the signal from noise-free shot gathers; And (2) Seismic Neural Denoiser (SND), which learns to map the syntheticnoisy shot gather back to original noise-free shot gather. After training, SND alone is used to remove the noise from the original noisy shot gathers. Our SNT model adapts the Neural Style Transfer (NST) algorithm to the seismic domain. In addition, our SND model consists of a novel multi-scale feature-fusion-based CNN architecture for seismic shot gather denoising. Our method produced promising results in a holdout experiment, achieving a PSNR gain of 0.9 compared to other state-of-the-art models.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA ContextNet é um middleware de comunicação baseado no padrão OMG DDS, que suporta monitoramento em tempo real, unicast, groupcast e transmissão para milhares de nós móveis. Este trabalho substituiu a infraestrutura DDS (Data Distribution Service), utilizada na comunicação dos nós Core da ContextNet, pela plataforma Kafka; simplificou a construção de aplicativos que utilizam o middleware ContextNet; e adicionou novos recursos. Kafka é uma plataforma de streaming capaz de subscrever, publicar, armazenar e processar em fluxos em tempo real. A utilização do Kafka permitiu que as aplicações construídas sobre o ContextNet sejam paralelizáveis. ContextNet is a communication middleware based on the OMG DDS standard that supports real-time monitoring, unicast, groupcast, and broadcast to thousands of mobile nodes. This work replaced the DDS (Data Distribution Service) infrastructure used to communicate the ContextNet Core nodes with the Kafka platform; simplified the construction of applications that use the ContextNet middleware; and added new features. Kafka is a streaming platform capable of subscribing, publishing, storing, and processing in realtime streams. Using Kafka has enabled applications built on top of ContextNet to be parallelizable.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO Dados acadêmicos (e.g., Teses, Dissertações) englobam aspectos de toda uma sociedade, bem como seu conhecimento científico. Neles, há uma riqueza de informações a ser explorada por modelos computacionais, e que podem ser positivos para sociedade. Os modelos de aprendizado de máquina, em especial, possuem uma crescente necessidade de dados para treinamento, que precisam ser estruturados e de tamanho considerável. Seu uso na área de processamento de linguagem natural é pervasivo nas mais diversas tarefas. Este trabalho realiza o esforço de coleta, construção, análise do maior corpus acadêmico conhecido na língua portuguesa. Foram treinados modelos de vetores de palavras, bag-of-words e transformer. O modelo transformer BERTAcadêmico apresentou os melhores resultados, com 77 por cento de f1-score na classificação da Grande Área de conhecimento e 63 por cento de f1-score na classificação da Área de conhecimento nas categorizações de Teses e Dissertações. É feita ainda uma análise semântica do corpus acadêmico através da modelagem de tópicos, e uma visualização inédita das áreas de conhecimento em forma de clusters. Por fim, é apresentada uma aplicação que faz uso dos modelos treinados, o SucupiraBot. Academic data (i.e., Thesis, Dissertation) encompasses aspects of a whole society, as well as its scientific knowledge. There is a wealth of information to be explored by computational models, and that can be positive for society. Machine learning models in particular, have an increasing need for training data, that are efficient and of considerable size. Its use in the area of natural language processing (NLP) is pervasive in many different tasks. This work makes the effort of collecting, constructing, analyzing and training of models for the biggest known academic corpus in the Portuguese language. Word embeddings, bag of words and transformers models have been trained. The Bert-Academico has shown the better result, with 77 percent of f1-score in Great area of knowledge and 63 percent in knowledge area classification of Thesis and Dissertation. A semantic analysis of the academic corpus is made through topic modelling, and an unprecedented visualization of the knowledge areas is presented. Lastly, an application that uses the trained models is showcased, the SucupiraBot.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA A popularidade de plataformas para o armazenamento e compartilhamento de vídeo tem criado um volume massivo de horas de vídeo. Dado um conjunto de atores presentes em um vídeo, a geração de metadados com a determinação temporal dos intervalos em que cada um desses atores está presente, bem como a localização no espaço 2D dos quadros em cada um desses intervalos pode facilitar a recuperação de vídeo e a recomendação. Neste trabalho, nós investigamos a Clusterização Facial em Vídeo para a localização espaço-temporal de atores. Primeiro descrevemos nosso método de Clusterização Facial em Vídeo em que utilizamos métodos de detecção facial, geração de embeddings e clusterização para agrupar faces dos atores em diferentes quadros e fornecer a localização espaço-temporal destes atores. Então, nós exploramos, propomos, e investigamos aplicações inovadoras dessa localização espaço-temporal em três diferentes tarefas: (i) Reconhecimento Facial em Vídeo, (ii) Recomendação de Vídeos Educacionais e (iii) Posicionamento de Legendas em Vídeos 360 graus. Para a tarefa (i), propomos um método baseado na similaridade de clústeres que é facilmente escalável e obteve um recall de 99.435 por cento e uma precisão de 99.131 por cento em um conjunto de vídeos. Para a tarefa (ii), propomos um método não supervisionado baseado na presença de professores em diferentes vídeos. Tal método não requer nenhuma informação adicional sobre os vídeo e obteve um valor mAP aproximadamente 99 por cento. Para a tarefa (iii), propomos o posicionamento dinâmico de legendas baseado na localização de atores em vídeo 360 graus. The popularity of platforms for the storage and transmission of video content has created a substantial volume of video data. Given a set of actors present in a video, generating metadata with the temporal determination of the interval in which each actor is present, and their spatial 2D localization in each frame in these intervals can facilitate video retrieval and recommendation. In this work, we investigate Video Face Clustering for this spatio-temporal localization of actors in videos. We first describe our method for Video Face Clustering in which we take advantage of face detection, embeddings, and clustering methods to group similar faces of actors in different frames and provide the spatio-temporal localization of them. Then, we explore, propose, and investigate innovative applications of this spatio-temporal localization in three different tasks: (i) Video Face Recognition, (ii) Educational Video Recommendation and (iii) Subtitles Positioning in 360-video. For (i), we propose a cluster-matching-based method that is easily scalable and achieved a recall of 99.435 percent and precision of 99.131 percent in a small video set. For (ii), we propose an unsupervised method based on them presence of lecturers in different videos that does not require any additional information from the videos and achieved a mAP approximately 99 percent. For (iii), we propose a dynamic placement of subtitles based on the automatic localization of actors in 360-video.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO A partir de melhorias incrementais em uma conhecida rede neural convolucional (U-Net), diferentes técnicas são avaliadas quanto às suas performances na tarefa de segmentação semântica em imagens sísmicas. Mais especificamente, procura-se a identificação e delineamento de estruturas salinas no subsolo, o que é de grande relevância na indústria de óleo e gás para a exploração de petróleo em camadas pré-sal, por exemplo. Além disso, os desafios apresentados no tratamento destas imagens sísmicas se assemelham em muito aos encontrados em tarefas de áreas médicas como identificação de tumores e segmentação de tecidos, o que torna o estudo da tarefa em questão ainda mais valioso. Este trabalho pretende sugerir uma metodologia adequada de abordagem à tarefa e produzir redes neurais capazes de segmentar imagens sísmicas com bons resultados dentro das métricas utilizadas. Para alcançar estes objetivos, diferentes estruturas de redes, transferência de aprendizado e técnicas de aumentação de dados são testadas em dois datasets com diferentes níveis de complexidade. Through incremental improvements in a well-known convolutional neural network (U-Net), different techniques are evaluated regarding their performance on the task of semantic segmentation of seismic images. More specifically, the objective is the better identification and outline of subsurface salt structures, which is a task of great relevance for the oil and gas industry in the exploration of pre-salt layers, for example. Besides that application, the challenges imposed by the treatment of seismic images also resemble those found in medical fields like tumor detection and tissue segmentation, which makes the study of this task even more valuable. This work seeks to suggest a suitable methodology for the task and to yield neural networks that are capable of performing semantic segmentation of seismic images with good results regarding specific metrics. For that purpose, different network structures, transfer learning and data augmentation techniques are applied in two datasets with different levels of complexity.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA Sumarização automática é a tarefa de gerar resumos concisos, corretos e com consistência factual. A tarefa pode ser aplicada a diversos estilos textuais, dentre eles notícias, publicações acadêmicas e avaliações de produtos ou lugares. A presente dissertação aborda a sumarização de múltiplas avaliações. Esse tipo de aplicação se destaca por sua natureza não supervisionada e pela necessidade de lidar com a redundância das informações presentes nas avaliações. Os trabalhos de sumarização automática são avaliados utilizando a métrica ROUGE, que se baseia na comparação de n-gramas entre o texto de referência e o resumo gerado. A falta de dados supervisionados motivou a criação da arquitetura MeanSum, que foi a primeira arquitetura de rede neural baseada em um modelo não supervisionado para essa tarefa. Ela é baseada em auto-encoder e foi estendida por outros trabalhos, porém nenhum deles apresentou os efeitos do uso do mecanismo de atenção e tarefas auxiliares durante o treinamento do modelo. O presente trabalho é dividido em duas etapas. A primeira trata de um experimento no qual extensões à arquitetura do MeanSum foram propostas para acomodar mecanismos de atenção e tarefas auxiliares de classificação de sentimento. Ainda nessa etapa, explora-se o uso de dados sintéticos para adaptar modelos supervisionados a tarefas não supervisionadas. Na segunda etapa, os resultados obtidos anteriormente foram utilizados para realizar um estudo sobre o uso de ajuste fino (fine-tuning) de modelos de linguagem Transformers pré-treinados. A utilização desses modelos mostrou ser uma alternativa promissora para enfrentar a natureza não supervisionada do problema, apresentando um desempenho de + 4 ROUGE quando comparado a trabalhos anteriores. Automatic summarization is the task of generating concise, correct, and factual summaries. The task can be applied to different textual styles, including news, academic publications, and product or place reviews. This dissertation addresses the summary of multiple evaluations. This type of application stands out for its unsupervised nature and the need to deal with the redundancy of the information present in the reviews. The automatic summarization works are evaluated using the ROUGE metric, which is based on the comparison of n-grans between the reference text and the generated summary. The lack of supervised data motivated the creation of the MeanSum architecture, which was the first neural network architecture based on an unsupervised model for this task. It is based on auto-encoder and has been extended to other works, but none explored the effects of using the attention mechanism and auxiliary tasks during training. The present work is divided into two parts: the first deals with an experiment in which we make extensions to the MeanSum architecture, adding attention mechanisms and auxiliary sentiment classification tasks. In the same experiment, we explore synthetic data to adapt supervised models for unsupervised tasks. In the second part, we used the results previously obtained to carry out a second study on fine-tuning pre-trained Transformer language models. The use of these models showed a promising alternative to the unsupervised nature of the problem, outperforming previous works by + 4 ROUGE.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA Desagregação de cargas é a tarefa de estimar o consumo individual de aparelhos elétricos a partir de medições de consumo de energia coletadas em um único ponto, em geral no quadro de distribuição do circuito. Este trabalho explora o uso de técnicas de aprendizado de máquina para esta tarefa, em uma base de dados coletada em uma fábrica de ração de aves no Brasil. É proposto um modelo combinando arquiteturas de autoencoders variacionais com as de fluxos normalizantes inversíveis. Os resultados obtidos são, de maneira geral, superiores aos melhores resultados reportados para esta base de dados até então, os superando em até 86 por cento no Erro do Sinal Agregado e em até 81 por cento no Erro de Desagregação Normalizado dependendo do equipamento desagregado. Load Disaggregation is the task of estimating appliance-level consumption from a single aggregate consumption metering point. This work explores machine learning techniques applied to an industrial load disaggregation dataset from a poultry feed factory in Brazil. It proposes a model that combines variational autoencoders with invertible normalizing flows models. The results obtained are, in general, better than the current best reported results for this dataset, outperforming them by up to 86 percent in the Signal Aggregate Error and by up to 81 percent in the Normalized Disaggregation Error.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO O número de Cidades Inteligentes no mundo está crescendo muito rapidamente, e não há indicação de que em breve haverá uma diminuição nesse crescimento, isso porque uma Cidade Inteligente ajuda seus gestores e habitantes a desfrutarem de seus recursos e gerenciarem vários de seus aspectos. Os administradores da cidade estão instalando sensores e atuadores em diferentes partes da cidade para coletar dados e reagir em tempo real às mudanças esperadas. Cabe aos programadores de computadores projetarem sistemas computacionais capazes de processar todos esses dados e disponibilizá-los como informações aos habitantes e administradores de forma organizada. Para permitir que os programadores investiguem o comportamento das aplicações antes de sua implementação na cidade, desenvolvemos um testbed de três camadas que ajuda os programadores a analisar o desempenho em um ambiente controlado que também pode ser usado para implementação. O testbed permite que os desenvolvedores distribuam o processamento, incluindo fluxos de eventos/dados complexos, na nuvem, névoa ou borda. Embora a arquitetura do testbed seja independente de plataformas, nós implementamos uma versão de referência utilizando softwares gratuitos. Todos os componentes utilizados na versão de referência foram avaliados individualmente por seus desenvolvedores, mas para verificar a escalabilidade da integração, nós desenvolvemos várias aplicações para avaliar o comportamento da arquitetura. Nós também desenvolvemos quatro aplicativos para coleta e processamento de dados IoT para ilustrar como o testbed pode guiar os programadores na escolha da melhor forma de implementar suas aplicações. Baseado no comportamento das aplicações desenvolvidas, nós criamos uma taxonomia para classificar as aplicações para cidades inteligentes de acordo com as suas características e possibilidades de distribuição para auxiliar ao desenvolvedor a implementar a sua aplicação. The number of Smart Cities in the world is growing very fast, and there is no indication that there will be a decrease in this growth soon, because a Smart City helps its managers and inhabitants to enjoy its resources and manage several of its aspects. City administrators are installing sensors and actuators in different parts of the city to collect data and react in real time to expected changes. It is up to computer programmers to design computer systems capable of processing all this data and making it available to inhabitants and administrators as information in an organized manner. To allow programmers to investigate the behavior of applications before they are deployed in the city, we have developed a three-layer testbed that helps programmers analyze performance in a controlled environment that can also be used for implementation. The testbed allows developers to distribute processing, including complex event/data streams, in the cloud, fog or edge. Although the testbed architecture is platform independent, we have implemented a reference version using free software. All the components used in the reference version were evaluated individually by their developers, but to verify the scalability of the integration, we developed several applications to evaluate the behavior of the architecture. Four applications for collecting and processing IoT data have been developed to illustrate how the testbed can guide programmers in choosing the best way to implement their applications. Based on the behavior of the developed applications, we created a taxonomy to classify applications for smart cities according to their characteristics and distribution possibilities to help the developer to implement their application.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA A tarefa de resolução de correferência consiste em identificar e agrupar trechos de um texto de acordo com as entidades do mundo real a que se referem. Apesar de já ter sido abordada em outras conferências, a CoNLL de 2012 é um marco pela qualidade das bases de dados, das métricas e das soluções apresentadas. Naquela edição, o modelo vencedor utilizou um perceptron estruturado para otimizar uma árvore latente de antecedentes, atingindo a pontuação de 63.4 na métrica oficial para o dataset de teste em inglês. Nos anos seguintes, as bases e métricas apresentadas na conferência se tornaram o benchmark para a tarefa de correferência. Com novas técnicas de aprendizado de máquina desenvolvidas, soluções mais elaboradas foram apresentadas. A utilização de redes neurais rasas atingiu a pontuação de 68.8; a adição de representação contextual elevou o estado da arte para 73.0; redes neurais profundas melhoraram o baseline para 76.9 e o estado da arte atual, que é uma combinação de várias dessas técnicas, está em 79.6. Neste trabalho é apresentado uma análise de como as técnicas de representação de palavras Bag of Words, GloVe, BERT e SpanBERT utilizadas com árvores latentes de antecedentes se comparam com o modelo original de 2012. O melhor modelo encontrado foi o que utiliza SpanBERT com uma margem muito larga, o qual atingiu pontuação de 61.3 na métrica da CoNLL 2012, utilizando o dataset de teste. Com estes resultados, mostramos que é possível utilizar técnicas avançadas em estruturas mais simples e ainda obter resultados competitivos na tarefa de correferência. Além disso, melhoramos a performance de um framework de código aberto para correferência, a fim de contemplar soluções com maior demanda de memória e processamento. The coreference resolution task consists of to identify and group spans of text related to the same real-world entity. Although it has been approached in other conferences, the 2012 CoNLL is a milestone due to the improvement in the quality of its dataset, metrics, and the presented solutions. In that edition, the winning model used a structured perceptron to optimize an antecedent latent tree, achieving 63.4 on the official metric for the English test dataset. During the following years, the metrics and dataset presented in that conference became the benchmark for the coreference task. With new machine learning techniques, more elaborated solutions were presented. The use of shallow neural networks achieved 68.8; adding contextual representation raised the state-of-the-art to 73.0; deep neural networks improved the baseline to 76.9 and the current state-of-the-art, which is a combination of many of these techniques, is at 79.6. This work presents an analysis of how the word embedding mechanisms Bag of Words, GloVe, BERT and SpanBERT, used with antecedent latent trees, are compared to the original model of 2012. The best model found used SpanBERT with a very large margin, achieving 61.3 in the CoNLL 2012 metric using the test dataset. With these results, we show that it is possible to use advanced techniques in simpler structures and still achieve competitive results in the coreference task. Besides that, we improved the performance of an open source framework for coreference, so it can manage solution that demand more memory and processing.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA Modelos baseados em redes neurais profundas como as Redes Neurais Convolucionais proporcionaram avanços significativos em diversas áreas da computação. No entanto, essa tecnologia é ainda pouco aplicada à predição de qualidade sísmica, que é uma atividade relevante para exploração de hidrocarbonetos. Ser capaz de, rapidamente, classificar o ruído presente em aquisições de dados sísmicos permite aceitar ou rejeitar essas aquisições de forma eficiente, o que além de economizar recursos também melhora a interpretabilidade dos dados. Neste trabalho apresenta-se um dataset criado a partir de 6.918 aquisições manualmente classificadas pela percepção de especialistas e pesquisadores, que serviu de base para o treinamento, validação e testes de um classificador, também proposto neste trabalho, baseado em uma rede neural convolucional. Em resultados empíricos, observou-se-se um F1 Score de 95,58 porcento em uma validação cruzada de 10 folds e 93,56 porcento em um conjunto de holdout de teste. Deep Learning based models, such as Convolutional Neural Networks (CNNs), have led to significant advances in several areas of computing applications. Nevertheless, this technology is still rarely applied to seismic quality prediction, which is a relevant task in hydrocarbon exploration. Being able to promptly classify noise in common shot gather(CSG) acquisitions of seismic data allows the acceptance or rejection of those aquisitions, not only saving resources but also increasing the interpretability of data. In this work, we introduce a real-world classification dataset based on 6.918 common shot gather, manually labeled by perception of specialists and researches. We use it to train a CNN classification model for seismic shot-gathers quality prediction. In our empirical evaluation, we observed an F1 Score of 95,58 percent in 10 fold cross-validation and 93,56 percent in a Holdout Test.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA Realizar previsões de preços no mercado de ações é uma tarefa difícil devido ao fato de o mercado financeiro ser um ambiente altamente dinâmico, complexo e caótico. Para algumas teorias financeiras, usar as informações disponíveis para tentar prever o preço de uma ação a curto prazo é um esforço em vão já que ele sofre a influência de diversos fatores externos e, em decorrência, sua variação assemelha-se à de um passeio aleatório. Estudos recentes, como (37) e (51), abordam o problema com modelos de predição específicos para o comportamento do preço de uma ação isolada. Neste trabalho, apresenta-se uma proposta para prever variações de preço tendo como base conjuntos de ações consideradas similares. O objetivo é criar um modelo capaz de prever se o preço de diferentes ações tendem a subir ou não a curto prazo, considerando informações de ações pertencentes a conjuntos similares com base em duas fontes de informações: os dados históricos das ações e as notícias do Google Trends. No estudo proposto, primeiramente é aplicado um método para identificar conjuntos de ações similares para então criar um modelo de predição baseado em redes neurais LSTM (long shortterm memory) para esses conjuntos. Mais especificamente, foram conduzidos dois experimentos: (1) aplicação do algoritmo K-Means para a identificação dos conjuntos de ações similares, seguida da utilização de uma rede neural LSTM para realizar as previsões, e (2) aplicação do algoritmo DBSCAN para a criação dos conjuntos seguida da mesma rede LSTM para prever as variações de preço. O estudo foi realizado em um conjunto com 51 ações do mercado acionário brasileiro, e os experimentos sugeriram que utilizar um método para criar conjuntos de ações similares melhora os resultados em aproximadamente 7 porcento de acurácia e f1-score, e 8 porcento de recall e precision quando comparados a modelos para ações isoladas. Predicting stock market prices is a hard task. The main reason for that is due to the fact its environment is highly dynamic, intrinsically complex and chaotic. The traditional economic theories tell us that trying to predict short-term stock price movements is a wasted effort because the market is influenced by several external events and its behavior approximates a random walk. Recent studies, such as (37) and (51), address this problem and create specific prediction models for the price behavior of an isolated stock. This work presents a proposal to predict price movements based on stock sets considered similar. Our goal is building a model to identify whether the price tends to bullishness or bearishness in the (near) future, considering stock information from similar sets based on two sources of information: historical stock data and Google Trends news. Firstly, the proposed study applies a method to identify similar stock sets and then creates a predictive model based on LSTM (long short-term memory) for these sets. More specifically, two experiments were conducted: (1) using the K-Means algorithm to identify similar stock sets and then using a LSTM neural network to predict stock price movements for these stock sets; (2) using the DBSCAN algorithm to identify similar stock sets and then using the same LSTM neural network to forecast stock price movements. The study was conducted over 51 stocks of the brazilian stock market. The results suggested that using an algorithm to identify similar stock clusters yields an improvement of approximately 7 percent in accuracy and f1-score and 8 percent in recall and precision when compared to specific models for isolated stocks.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA O middleware Ginga e a linguagem NCL são padrões para autoria de aplicações multimídia para TV Digital. Alguns estudos concluiram que a linguagem NCL apresenta um alto grau de verbosidade. Tal fator aumenta a possibilidade do autor da aplicação escrever um código errado. Uma maneira para reduzir tais chances de erro consiste em reusar elementos que se repetem na estrutura do código. Na literatura, dentro do campo de multimídia, é comum usar templates pra tal finalidade. Templates descrevem famílias de documentos com estrutura lógica em comum. No contexto da web é comum a utilização de templates na criação de páginas HTML. Nesse caso, os templates podem ser executados tanto no lado cliente como no lado servidor. A proposta desse trabalho é trazer linguagens de template web e suas ferramentas de execução (engines) para o universo da TV Digital. A execução rodando no cliente (Ginga) permite a seus desenvolvedores fornecerem applicação baseadas em templates com conteúdo adaptável. Ginga middleware and NCL language are standards for multimedia applications authoring for Digital TV. Some studies have indicated that NCL language is highly verbose. Such a factor increases the possibility of coding errors introduced by application authors. These mistakes can be reduced by reusing repeated elements on the code. In the multimedia field, is common to use templates to achieve such a goal. Templates describe a family of logically structured documents. Template language insertion ends up reducing the number of lines of codes written and thus make the final document less error-prone. On the web, the scenario is common the template usage in HTML development. In this scenario, developers commonly use specific templates engines that can even run on the client-side, such as Jinja2 and Mustache. This work aims at bringing web templates support for the NCL development. By running on the client i.e., Ginga, developers can provide adaptable template-based content to developed applications.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA Vivemos em um mundo complexo, no qual incontáveis fatores aparentemente desconexos – tais como a lei de Moore que dita um aumento exponencial da capacidade de processamento em um chip de silício, a queda do custo de espaço de armazenamento e a adoção em massa de smartphones colaboram para a formação de uma sociedade progressivamente interdependente. Todos os dias são criados 2,5 quintilhões de bytes de dados, de fato 90 por cento dos dados no mundo foram criados nos últimos dois anos. Domar os padrões salientes aos dados separando informação do caos torna-se uma necessidade iminente para a tomada de decisão dos indivíduos e para sobrevivência de organizações. Nesse cenário a melhor resposta dos pesquisadores de Processamento de Linguagem Natural encontra-se na tarefa de Anotação de Papéis Semânticos. APS é a tarefa que tem o audacioso objetivo de compreender eventos, buscando determinar Quem fez o que e aonde, Quais foram os beneficiados? ou Qual o meio utilizado para atingir os fins. APS serve como tarefa intermediária para várias aplicações de alto nível e.g information extraction, question and answering e agentes conversacionais. Tradicionalmente, resultados satisfatórios eram obtidos apenas com alta dependência de conhecimento específico de domínio. Para o português, através desta abordagem, o sistema estado da arte da tarefa para é de 79,6 por cento de pontuação F1. Sistemas mais recentes dependem de uma série de subtarefas, obtém 58 por cento de pontuação F1. Nessa dissertação, exploramos um novo paradigma utilizando redes neurais recorrentes, para o idioma do português do Brasil, e sem subtarefas intermediárias obtendo uma pontuação de 66,23. We live in a complex world in which a myriad of seemingly unrelated factors – such as Moore s law which states that the processing capacity on a silicon wafer should increase exponentially, the fall of storage costs and mass adoption of smart-phones contribute to the formation of an increasingly inter-dependent society: 2.5 quintillion bytes of data are generated every day, in fact ninety percent of the world s data were created in the last few years. Harnessing the emerging patterns within the data, effectively separating information from chaos is crucial for both individual decision making as well as for the survival of organizations. In this scenario the best answer from Natural Language Processing researchers is the task of Semantic Role Labeling. SRL is the task the concerns itself with the audacious goal of event understanding, which means determining Who did what to whom, Who was the beneficiary? or What were the means to achieve some goal. APS is also an intermediary task to high level applications such as information extraction, question and answering and chatbots. Traditionally, satisfactory results were obtained only by the introduction of highly specific domain knowledge. For Portuguese, this approach is able to yields a F1 score of 79.6 percent. Recent systems, rely on a pipeline of sub-tasks, yielding a F1 score of 58 percent. In this dissertation, we adopt a new paradigm using recurrent neural networks for the Brazilian Portuguese, that does not rely on a pipeline, our system obtains a score of 66.23 percent.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA Propagação de conhecimento é um dos pilares da evolução humana. Nossas descobertas são baseadas em conhecimentos já existentes, construídas em cima deles e então se tornam a fundação para a próxima geração de aprendizado. No ramo de Inteligência Artificial, existe o interesse em replicar esse aspecto da natureza humana em máquinas. Criando um primeiro modelo e treinando ele nos dados originais, outro modelo pode ser criado e aprender a partir dele ao invés de ter que começar todo o processo do zero. Se for comprovado que esse método é confiável, ele vai permitir várias mudanças na forma que nós abordamos machine learning, em que cada inteligência não será um microcosmo independente. Essa relação entre modelos é batizada de relação Professor-Aluno. Esse trabalho descreve o desenvolvimento de dois modelos distintos e suas capacidades de aprender usando a informação dada em um ao outro. Os experimentos apresentados aqui mostram os resultados desse treino e as diferentes metodologias usadas em busca do cenário ótimo em que esse processo de aprendizado é viável para replicação futura. Propagation of knowledge is one of the pillars of human evolution. Our discoveries are all based on preexisting knowledge, built upon them and then become the foundation for the next generation of learning. In the field of artificial intelligence, there s an interest in replicating this aspect of human nature on machines. By creating a first model and training it on the original data, another model can be created and learn from it instead of having to learn everything from scratch. If this method is proven to be reliable, it will allow many changes in the way that we approach machine learning, specially allowing different models to work together. This relation between models is nicknamed the Teacher-Student relation. This work describes the development of two separate models and their ability to learn using incomplete data and each other. The experiments presented here show the results of this training and the different methods used in the pursuit of an optimal scenario where such learning process is viable for future use.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO Redes de sensores sem fio (WSN) são uma importante alternativa na coleta de dados em diversas situações, tais como no monitoramento de grandes áreas ou áreas que apresentem perigo. A recuperação de dados de WSNs é uma importante atividade que pode obter melhores resultados com o uso de veículos aéreos não tripulados (UAV) como, por exemplo, em relação ao aumento da quantidade de dados coletados e diminuição do tempo entre a coleta dos dados e seu uso. Em particular, áreas tomadas por desastres podem ficar sem recursos de comunicação e com grande risco residual para humanos, momento no qual uma WSN pode ser rapidamente lançada por via aérea e atuar na coleta de dados relevantes até que medidas pertinentes e dedicadas possam ser colocadas em ação. Estudos apresentam abordagens no uso de UAVs para coleta dos dados de WSN, focando principalmente na otimização do caminho a ser percorrido por um único UAV e se baseando em uma comunicação de longo alcance sempre disponível, não explorando a possibilidade da utilização de diversos UAVs ou à limitação do alcance da comunicação. Neste trabalho apresentamos o DADCA, uma abordagem distribuída escalável capaz de coordenadar grupos de UAVs na coleta de dados de WSN sob restrições de alcance de comunicação, sem fazer uso de técnicas de otimização. Resultados indicam que a quantidade de dados coletados pelo DADCA é semelhante ou superior, em até 1 porcento, a abordagens de otimização de caminhos percorridos por UAVs. O atraso no recebimento de mensagens de sensores é até 46 porcento menor do que outras abordagens e o processamento necessário a bordo de UAVs é no mínimo menor do que 75 porcento do que aqueles que utilizam algoritmos baseados em otimização. Os resultados apresentados indicam que o DADCA é capaz de igualar e até superar outras abordagens apresentadas, agregando vantagens de uma abordagem distribuída. Wireless sensor networks (WSNs) are an important means of collecting data in a variety of situations, such as monitoring large or hazardous areas. The retrieval of WSN data can yield better results with the use of unmanned aerial vehicles (UAVs), for example, concerning the increase in the amount of collected data and decrease in the time between the collection and use of the data. In particular, disaster areas may be left without communication resources and with great residual risk to humans, at which point a WSN can be quickly launched by air to collect relevant data until other measures can be put in place. Some studies present approaches to the use of UAVs for the collection of WSN data, focusing mainly on optimizing the path to be covered by a single UAV and relying on long-range communication that is always available; these studies do not explore the possibility of using several UAVs or the limitations on the range of communication. This work describes DADCA, a distributed scalable approach capable of coordinating groups of UAVs in WSN data collection with restricted communication range and without the use of optimization techniques. The results show that the amount of data collected by DADCA is similar or superior, by up to 1 percent, to path optimization approaches. In the proposed approach, the delay in receiving sensor messages is up to 46 percent shorter than in other approaches, and the required processing onboard UAVs can reach less than 75 percent of those using optimization-based algorithms. The results indicate that the DADCA can match and even surpass other approaches presented, while also adding the advantages of a distributed approach.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA Blockchain e Tangle são estruturas de dados usadas para criar um registro público imutável de dados segurados por uma rede de participantes peer-to-peer que mantém um conjunto de registros de dados em constante crescimento conhecidos como ledgers. As tecnologias Blockchain e Tangle são uma solução descentralizada que garante a troca de grandes quantidades de mensagens confiáveis, entre bilhões de dispositivos de IoT conectados, os quais são muito valiosos, desde que sejam válidos e completos. Esse mecanismo de mensagens peer-to-peer altamente criptografado e seguro é adotado neste projeto para gerenciar o processamento de transações de IoT e a coordenação entre os dispositivos que interagem com o processo. Para manter as transações privadas e seguras, os algoritmos de consenso distribuídos são responsáveis por validar e escolher as transações e registrá-las no ledger global. Os resultados mostraram que a velocidade dos algoritmos de consenso pode afetar a criação em tempo real de histórias confiáveis que rastreiam os eventos das redes IoT. Após incorporar o Processamento de Eventos Complexos, que permite selecionar apenas os eventos de alto nível, é possível obter uma melhoria em muitas situações. O resultado é um sistema Middleware que fornece framework para a construção de aplicativos de larga escala onde podem usar Processamento de Eventos Complexos e diferentes ledgers descentralizados, como o blockchain da Ethereum ou IOTA Tangle, para armazenamento seguro de dados. Blockchain and Tangle are data structures and protocols used to create an immutable public record of data ensured by a network of peer-to-peer participants that maintain a monotonic constantly growing set of data records known as ledgers. Both technologies provide a decentralized solution that guarantees the exchange, among billions of IoT devices, of large amounts of trusted messages, which are very valuable as long as they are valid and complete. This highly encrypted and secure peer-to-peer messaging mechanism is adopted in this project to manage the processing of IoT transactions. To maintain transactions private, and secured consensus algorithms are responsible for validating and choosing transactions and recording them in the global ledger. The results showed that the speed of the consensus algorithms can affect the creation in real-time of reliable stories that track the events of the IoT networks. After incorporating Complex Event Processing that allows selecting only those high-level events, it is possible to obtain an improvement in many situations. The result is a Middleware system that provides a framework for the construction of large-scale computer applications that use Complex Events Processing and different decentralized ledgers such as the blockchain of Ethereum or IOTA Tangle, for secure data storage.

Neste trabalho, investigamos como garantir duas propriedades no desenvolvimento de aplicações multimídia distribuídas interativas: determinismo e consistência. Determinismo é uma propriedade individual dos nós em uma aplicação distribuída e refere-se à característica de um programa sempre produzir a mesma saída a partir de uma mesma entrada. Consistência é uma propriedade de todo o sistema e está relacionada a todos os nós terem sempre a mesma visão da ordem dos eventos. Avaliamos o uso da linguagem síncrona Céu no contexto de programação multimídia para garantir o determinismo. Em relação à consistência, avaliamos se a arquitetura GALS (Globally Asynchronous Local Synchronous) é capaz de prover consistência. Tradicionalmente, aplicações multimídia são desenvolvidas usando linguagens de domínio específico ou linguagens de propósito geral utilizando frameworks especializados. Nenhuma dessas duas abordagens promove o desenvolvimento de aplicações multimídia distribuídas interativas determinísticas e consistentes. Nossa investigação sobre o uso de linguagens síncronas no campo de multimídia levou ao desenvolvimento de Céu-Media, uma biblioteca multimídia determinística para a linguagem síncrona Céu, e Mars, um middleware GALS para aplicações multimídia distribuídas interativas. Os resultados desta tese indicam que, usando as garantias da linguagem síncrona Céu, é possível desenvolver aplicações multimídia determinísticas usando Céu-Media. Além disso, eles também indicam que o modelo de consistência implementado pelo middleware GALS Mars garante que todos os nós sempre concordem com a ordem dos eventos em uma apresentação distribuída. Nós validamos nossa proposta discutindo o desenvolvimento de aplicações multimídia distribuídas propostas pela comunidade de pesquisa usando Céu-Media e Mars, destacando as principais vantagens e também as desvantagens em usar nossa abordagem. In this, work we investigate how to guarantee two properties in the development of interactive distributed multimedia applications: determinism and consistency. Determinism is a property of individual nodes in a distributed application and states that a program always produces the same output when fed with the same input. Consistency is a property of the whole system and states that all nodes should have the same view of the order of events. We evaluate the use of the synchronous language Céu in the context of multimedia programming for guaranteeing the determinism property. Regarding consistency, we evaluate the GALS (Globally Asynchronous Locally Synchronous) architecture for enforcing consistency. Traditionally, multimedia applications are developed using either a domain specific language or a general purpose language supported by specialized frameworks. Neither of the two approaches promotes the development of deterministic and consistent interactive distributed multimedia applications. Our investigation of the use of synchronous languages in the multimedia field led to the development of Céu-Media, a deterministic multimedia library for the synchronous language Céu, and Mars, a GALS middleware for interactive distributed multimedia applications. The results of this thesis indicate that using the guarantees of the synchronous language Céu it is possible to develop deterministic multimedia applications using Céu-Media. Furthermore, they also indicate that the consistency model enforced by the GALS middleware Mars guarantees that all nodes always agree upon the order of events in a distributed presentation. We validate our proposal by discussing the development of real-world distributed multimedia applications proposed by the research community using both, Céu-Media and Mars, highlighting the main advantages and also the drawbacks of using our approach.

A produção e acesso a quantidades imensas dados é um elemento pervasivo da era da informação. O volume de informação disponível é sem precedentes na história da humanidade e está sobre constante processo de expansão. Uma oportunidade que emerge neste ambiente é o desenvolvimento de aplicações que sejam capazes de estruturar conhecimento contido nesses dados. Neste contexto se encaixa a área de Processamento de Linguagem Natural (PLN) - Natural Language Processing (NLP) - , ser capaz de extrair informações estruturadas de maneira eficiente de fontes textuais. Um passo fundamental para esse fim é a tarefa de Reconhecimento de Entidades Mencionadas (ou nomeadas) - Named Entity Recognition (NER) - que consistem em delimitar e categorizar menções a entidades num texto. A construção de sistemas para NLP deve ser acompanhada de datasets que expressem o entendimento humano sobre as estruturas gramaticais de interesse, para que seja possível realizar a comparação dos resultados com o real discernimento humano. Esses datasets são recursos escassos, que requerem esforço humano para sua produção. Atualmente, a tarefa de NER vem sendo abordada com sucesso por meio de redes neurais artificiais, que requerem conjuntos de dados anotados tanto para avaliação quanto para treino. A proposta deste trabalho é desenvolver um dataset de grandes dimensões para a tarefa de NER em português de maneira automatizada, minimizando a necessidade de intervenção humana. Utilizamos recursos públicos como fonte de dados, nominalmente o DBpedia e Wikipédia. Desenvolvemos uma metodologia para a construção do corpus e realizamos experimentos sobre o mesmo utilizando arquiteturas de redes neurais de melhores performances reportadas atualmente. Exploramos diversas modelos de redes neurais, explorando diversos valores de hiperparâmetros e propondo arquiteturas com o foco específico de incorporar fontes de dados diferentes para treino. The production and access of huge amounts of data is a pervasive element of the Information Age. The volume of availiable data is without precedents in human history and it s in constant expansion. An oportunity that emerges in this context is the development and usage of applicationos that are capable structuring the knowledge of data. In this context fits the Natural Language Processing, being able to extract information efficiently from textual data. A fundamental step for this goal is the task of Named Entity Recognition (NER) which delimits and categorizes the mentions to entities. The development o systems for NLP tasks must be accompanied by datasets produced by humans in order to compare the system with the human discerniment for the NLP task at hand. These datasets are a scarse resource which the construction is costly in terms of human supervision. Recentlly, the NER task has been approached using artificial network models which needs datsets for both training and evaluation. In this work we propose the construction of a datasets for portuguese NER with an automatic approach using public data sources structured according to the principles of SemanticWeb, namely, DBpedia and Wikipédia. A metodology for the construction of this dataset was developed and experiments were performed using both the built dataset and the neural network architectures with the best reported results. Many setups for the experiments were evaluated, we obtained preliminary results for diverse hiperparameters values, also proposing architectures with the specific focus of incorporating diverse data sources for training.

O consumo de vídeos representa grande parte do tráfego na Internet hoje e tende a aumentar ainda mais nos próximos anos. Neste trabalho, investigamos formas de aprimorar o caching em redes de distribuição de conteúdo (Content Delivery Networks - CDNs) de vídeo para reduzir o tempo de resposta das mesmas e aumentar a qualidade de experiência dos usuários. A partir da análise de diferentes técnicas, concluímos que o hashing consistente com cargas limitadas possui características interessantes para esse fim e se encaixa adequadamente ao cenário de distribuição de vídeos. Para verificar o seu desempenho, criamos uma plataforma de experimentação e, usando dados de uma CDN de vídeos real, o confrontamos com o hashing consistente e com o método de balanceamento least connections, todos implementados de maneira equivalente para permitir uma comparação justa. Por fim, discutimos os resultados dessa avaliação, destacando os benefícios e limitações dessa técnica no contexto considerado. Video consumption accounts for a large part of Internet traffic today and tends to increase further in the next years. In this work, we investigate ways to improve caching in video content delivery networks (CDNs) to reduce their response time and increase the users quality of experience. From the analysis of different techniques, we concluded that consistent hashing with bounded loads has interesting characteristics for this purpose and fits adequately to the video delivery scenario. In order to verify its performance, we created an experimentation platform and, using data from a real video CDN, confronted it with the consistent hashing and the least connections balancing method, all implemented in an equivalent manner to permit a fair comparison. Lastly, we discussed the results of this evaluation, highlighting the benefits and limitations of this technique in the considered context.

Os recentes avanços em tecnologias de reconhecimento, como fala, toque e gesto, deram origem a uma nova classe de interfaces de usuário que não apenas explora múltiplas modalidades de interação, mas também permite múltiplos usuários interagindo. O desenvolvimento de aplicativos com interações multimodais e multiusuários trazem desafios para a sua especificação e execução. A especificação de uma aplicação multimodal é comumente o foco das pesquisas em interação multimodal, enquanto a especificação de sincronismos audiovisuais geralmente é o foco das pesquisas em multimídia. Nesta tese, com o objetivo de auxiliar a especificação de tais aplicações, buscamos integrar conceitos dessas duas pesquisas e propomos estender linguagens multimídia com entidades de primeira classe para suportar recursos multiusuário e multimodais. Essas entidades foram instanciadas nas linguagens NCL e HTML. Para avaliar nossa abordagem, realizamos uma avaliação com desenvolvedores NCL e HTML para capturar indícios de aceitação das entidades propostas e suas sintaxes nessas linguagens. Recent advances in recognition technologies, such as speech, touch and gesture, have given rise to a new class of user interfaces that does not only explore multiple modalities but also allows for multiple interacting users. The development of applications with both multimodal and multiuser interactions arise new specification and execution issues. The specification of multimodal application is commonly the focus of multimodal interaction research, while the specification of the synchronization of audiovisual media is usually the focus of multimedia research. In this thesis, aiming to assist the specification of such applications, we propose to integrate concepts from those two research areas and to extend multimedia languages with first-class entities to support multiuser and multimodal features. Those entities were instantiated in NCL and HTML. To evaluate our approach, we performed an evaluation with NCL and HTML developers to capture evidences of their acceptance of the proposed entities and instantiations in those languages.

A popularização da Internet das Coisas (IoT, Internet of Things) provocou uma crescente oportunidade para a criação de aplicações em diversas áreas, através da combinação do uso de sensores e/ou atuadores. Em ambientes de IoT, o papel de elementos chamados de gateways consiste em fornecer uma camada de comunicação intermediária entre os dispositivos de IoT e serviços de nuvem. Um fator crucial para a construção de aplicações em larga escala é que os dispositivos de IoT possam ser utilizados de maneira transparente, num paradigma orientado a serviços, onde detalhes de comunicação e configuração destes objetos são tratados pelos gateways. No modelo de serviços, as aplicações devem descobrir as interfaces de alto-nível dos dispositivos e não precisam lidar com detalhes subjacentes, que são tratados pelos gateways. Em cenários de grande dinamismo e mobilidade (com conexões e desconexões de dispositivos acontecendo a todo momento), a descoberta e configuração de objetos deve ocorrer de forma contínua. Os protocolos de descoberta de serviços tradicional, como o Universal Plug and Play (UPnP) ou o Service Location Protocol (SLP), não foram desenvolvidos levando em consideração o alto dinamismo de ambientes IoT. Nesse sentido, introduzimos o processamento de eventos complexos (CEP), que é uma tecnologia para processamento em tempo real de fluxos de eventos heterogêneos, que permite a utilização de consultas em linguagem CQL (Continuous Query Language) para a busca de eventos de interesse. Em um modelo onde os eventos relacionados à descoberta de sensores são enviados para um fluxo CEP, consultas expressivas são escritas para que uma aplicação descubra continuamente serviços de interesse. Este trabalho apresenta a extensão do MHub/CDDL para o suporte à descoberta contínua de serviços em IoT, utilizando CEP. O MHub/CDDL (Mobile Hub / Context Data Distribution Layer) é um middleware para descoberta de serviços e gerenciamento de qualidade de contexto em IoT, desenvolvido numa parceria entre o Laboratory for Advanced Collaboration (LAC) da PUC-Rio e o Laboratório de Sistemas Distribuídos Inteligentes (LSDi) da Universidade Federal do Maranhão (UFMA). A implementação deste trabalho é feita para a plataforma Android (Java) e um estudo de caso no domínio de estacionamentos inteligentes é conduzido e implementado, elucidando o uso do mecanismo de descoberta contínuo. The popularization of the Internet of Things sparked a growing opportunity for the creation of applications in various areas, by combining the use of sensors and/or actuators. In IoT environments, the role of elements called gateways is to provide an intermediate communication layer between IoT devices and cloud services. A crucial factor for the construction of large-scale applications is to allow the use of IoT devices in a transparent manner, in a service-oriented paradigm, where details of communication and configuration are handled by the gateways. In service model, applications must discover the high-level interfaces of the devices and do not have to deal with underlying details that are handled by gateways. In scenarios of high dynamism and mobility (with connections and disconnections of devices occuring all the time), this discovery and configuration must occur continuously. Traditional service discovery protocols, such as Universal Plug and Play (UPnP) or Service Location Protocol (SLP), have not been developed taking into consideration the high dinamicity of IoT environments. In this sense, we introduce complex event processing (CEP), which is a technology for real-time processing of heterogeneous event flows, which allows the use of CQL (Continuous Query Language for the search of events of interest. In a model where events related to sensor discovery are sent to a CEP flow, expressive queries are written for an application to continuously discover services of interest. This work presents the extension of MHub / CDDL to support continuous service discovery in IoT, using CEP. The MHub / CDDL (Mobile Hub / Context Data Distribution Layer) is a middleware for service discovery and quality context management in IoT, developed in a partnership between the Laboratory for Advanced Collaboration (LAC) from PUC-Rio and the Laboratório de Sistemas Distribuídos Inteligentes (LSDi) from Universidade Federal do Maranhão (UFMA). The implementation of this work is done in Android (Java) platform and a case study in the domain of smart parking is conducted and implemented, elucidating the use of the continuous discovery mechanism.

Devido à enorme quantidade de dados nas aplicações atuais, observa-se o uso crescente dos Sistemas Gerenciadores de Bancos de Dados Relacionais (SGBDR) em ambientes virtualizados. Isto contribui para aumentar os requisitos das operações de entrada e saída (E/S) das cargas de trabalho relacionadas. É introduzida uma grande sobrecarga para aplicações intensivas em operações de E/S, devida à virtualização dos dispositivos e ao escalonamento das máquinas virtuais. Este trabalho tem por objetivo propor estratégias que permitam aumentar o rendimento das operações de E/S gerenciadas pelos SGBDR em ambientes virtualizados. Por meio da alocação de recursos computacionais, realizamos uma sintonia fina nas ações do escalonador do ambiente virtualizado e também nos parâmetros dos bancos de dados envolvidos. Para isso, foi desenvolvido um sistema que trabalha de maneira coordenada com as diferentes camadas de virtualização. Foram realizados experimentos que permitem avaliar e medir o impacto da abordagem aqui proposta. Due to the huge amount of data present in current applications there is a growing use of Relational Database Management Systems (RDBMS) in virtualized environments. This fact increases the workloads input/output (I/O) requirements with respect to the corresponding workloads. This is due to resources virtualization and virtual machines scheduling. Our work s goal is to propose strategies that enable better performances for the I/O operations managed by the RDBMS. Considering an intelligent assignment of computational resources, we have executed fine tuning actions at the virtualized environment and on database parameters. We consider a system that works coordinately with distinct virtualization layers. We show some experimental results that evaluate and measure the impact of our proposed approach.

Ao mesmo tempo em que sistemas de processamento de fluxo de dados devem prover serviços de análise e manipulação de dados ininterruptamente (disponibilidade 24x7), eles comumente também precisam lidar com mudanças em seus ambientes de execução (e.g., alterar a topologia da rede) e nos requisitos que eles devem cumprir (e.g., adição de novas funções de processamento dos fluxos de dados). Por um lado, reconfiguração dinâmica de software (i.e., a capacidade de substituir parte do software em tempo de execução) é uma característica desejável. Por outro lado, sistemas de fluxo de dados podem sofrer com a interrupção e sobrecarga causada pela reconfiguração. Por conta da necessidade de reconfigurar (i.e., evoluir) o sistema ao mesmo tempo em que o sistema não pode ser interrompido (i.e., bloqueado), reconfiguração consistente e não bloqueante é ainda considerada um problema em aberto na literatura. Esta tese apresenta e valida uma abordagem não quiescente para reconfiguração dinâmica de software que preserva a consistência de sistemas de fluxo de dados distribuídos. A abordagem proposta permite que o sistema seja reconfigurado gradual e suavemente, sem precisar interromper o processamento do fluxo de dados ou atingir a quiescência. A avaliação indica que a abordagem proposta realiza reconfiguração distribuída consistentemente e tem um impacto desprezível sobre a diminuição na disponibilidade e no desempenho do sistema. Além disto, a implementação da abordagem proposta teve um desempenho melhor em todos os testes comparativos. While many data stream systems have to provide continuous (24x7) services with no acceptable downtime, they also have to cope with changes in their execution environments and in the requirements that they must comply (e.g., moving from on-premises architecture to a cloud system, changing the network technology, adding new functionality or modifying existing parts). On one hand, dynamic software reconfiguration (i.e., the capability of evolving on the fly) is a desirable feature. On the other hand, stream systems may suffer from the disruption and overhead caused by the reconfiguration. Due to the necessity of reconfiguring (i.e., evolving) the system whilst the system must not be disrupted (i.e., blocked), consistent and non-disruptive reconfiguration is still considered an open problem. This thesis presents and validates a non-quiescent approach for dynamic software reconfiguration that preserves the consistency of distributed data stream processing systems. Unlike many works that require the system to reach a safe state (e.g., quiescence) before performing a reconfiguration, the proposed approach enables the system to smoothly evolve (i.e., be reconfigured) in a non-disruptive way without reaching quiescence. The evaluation indicates that the proposed approach supports consistent distributed reconfiguration and has negligible impact on availability and performance. Furthermore, the implementation of the proposed approach showed better performance results in all experiments than the quiescent approach and Upstart.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR FUNDAÇÃO DE APOIO À PESQUISA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO Tecnologias de vídeos bidimensionais (2D) têm evoluído rapidamente nos últimos anos. Apesar disso, elas não permitem uma visão realista e imersiva do mundo, pois não oferecem importantes dicas de profundidade para o sistema visual humano. Tecnologias de vídeo tridimensionais (3D) têm como objetivo preencher essa lacuna, provendo representações que permitem a reprodução de informações de profundidade em displays 3D. Embora a representação baseada em vídeos estereoscópicos ainda seja a mais utilizada até o momento, novas representações de vídeo 3D têm emergido, tais como MVV (Multi-view video), 2D plus Z (2D plus depth), MVD (Multi-view plus depth) e LDV (Layered-depth video). A integração de aplicações multimídia com mídias 3D tem o potencial de permitir novos conteúdos interativos, novas experiências com o usuário e novos modelos de negócio. Nesta tese, duas abordagens para a integração de aplicações multimídia em cadeias de transmissão de vídeo 3D fim-a-fim são propostas. Primeiro, uma abordagem que é compatível com cadeias de transmissão de vídeo 3D baseado em vídeos estereoscópicos é discutida. A proposta consiste em extensões para linguagens multimídia 2D e um processo de conversão de aplicações multimídia 2D para sua versão estereoscópica. Essa proposta não requer nenhuma alteração no exibidor de linguagens multimídia 2D para a apresentação de mídias estereoscópicas. Em uma segunda abordagem, extensões adicionais a linguagens multimídia também são propostas visando a integração de aplicações multimídia em cadeias de vídeo 3D baseado em profundidade (2D plus Z ou LDV). Além disso, uma arquitetura para a composição gráfica dessas aplicações, baseada no conceito de LDV e que permite a integração de objetos de mídia baseado em profundidade em exibidores de aplicações multimídias é apresentada. Como um exemplo de aplicação prática das proposta desta tese, ambas são implementadas e integradas em um sistema de vídeo 3D fim-a-fim baseado no Sistema Brasileiro de TV Digital. Two-dimensional video technologies have evolved quickly in the last few years. Even so, they do not achieve a realistic and immersive view of the world since they do not offer important depth cues to the human vision system. Three-dimensional video (3DV) technologies try to fulfill this gap through video representations that enable 3D displays to provide those additional depth cues. Although CSV (Conventional Stereoscopic Video) has been the most widely-used 3DV representation, other 3DV representations have emerged during the last years. Examples of those representations include MVV (Multi-view video), 2D plus Z (2D plus depth), MVD (Multi-view plus depth), and LDV (Layered-depth Video). Although end-to-end 3DV delivery chains based on those 3DV formats have been studied, the integration of interactive multimedia applications into those 3DV delivery chains has not yet been explored enough. The integration of multimedia applications with 3D media using those new representations has the potential of allowing new rich content, user experiences and business models. In this thesis, two approaches for the integration of multimedia applications into 3DV end-to-end delivery chains are proposed. First, a backward-compatible approach for integrating CSV-based media into 2D-only multimedia languages is discussed. In this proposal, it is possible to add depth information to 2D-only media objects. The proposal consists of extensions to multimedia languages and a process for converting the original multimedia application into its stereoscopic version. It does not require any change on the language player and is ready-to-run in current CSV-based 3DV delivery chains and digital receiver s hardware. Second, extensions to multimedia languages based on layered-depth media are proposed and a software architecture for the graphics composition of multimedia applications using those extensions is presented. As an example, both proposals are implemented and integrated into an end-to-end 3DV delivery chain based on the Brazilian Digital TV System.

CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO A evolução das técnicas de codificação de mídias contínuas vem tornando cada vez mais difundido o uso de aplicações multimídia distribuídas. Esse tipo de aplicação possui requisitos de desempenho que devem ser atendidos de modo fima- fim, funcionalidade somente alcançada se mecanismos de provisão de qualidade de serviço (QoS) forem aplicados a todos os subsistemas participantes do serviço. Esses mecanismos buscam proporcionar algum controle no compartilhamento dos recursos distribuídos, mas a heterogeneidade de recursos e plataformas torna tal gerenciamento uma tarefa muito complexa. A uniformização do acesso aos recursos representa um ponto-chave na solução do problema, ao oferecer abstrações independentes de plataforma e que possam representar não somente um recurso qualquer, mas também a distribuição deles. Deve- se considerar, ainda, a evolução contínua das aplicações, que gera demanda por mecanismos adaptáveis, e a participação de múltiplos atores, que gera demanda por ambientes cooperativos de configuração e manutenção de recursos. O presente trabalho propõe uma técnica de gerenciamento de recursos com suporte a QoS fim-a-fim denominada MDRM (gerenciamento de recursos dirigido por modelos), inspirada nos processos e conceitos de MDSD (desenvolvimento de software dirigido por modelos). Particularmente, MDRM inclui a especificação de um meta modelo próprio, denominado Árvores de Recursos Virtuais (VRT), responsável por oferecer as abstrações necessárias para o preenchimento dos requisitos de uniformização, interoperabilidade, adaptabilidade e cooperação na construção de modelos de gerenciamento de recursos. Os modelos de gerenciamento de recursos são instâncias do meta modelo especificados por meio de uma linguagem de domínio específico (DSL), chamada Pan. Pan é capaz de expressar o formalismo de VRT em código independente de plataforma, oferecendo uma notação de fácil assimilação pelos atores possivelmente presentes em ambientes distribuídos em geral. MDRM prevê, ainda, o projeto de ambientes de modelagem compostos por ferramentas que auxiliam os processos de validação, transformação e implantação de modelos de gerenciamento de recursos. Os construtos da linguagem Pan permitem que as mesmas ferramentas sejam também usadas na manutenção de modelos já instanciados, de forma que ações de adaptação possam ser prontamente refletidas nas plataformas envolvidas. Um framework para suporte a MDRM em sistemas operacionais de propósito geral também é apresentado, no intuito de exemplificar como os conceitos do meta modelo VRT devem ser espelhados internamente às plataformas-alvo. The evolution of codification techniques for continuous media is making distributed multimedia applications even more popular. This kind of application has performance requirements that must be met in an end-to-end fashion, which can be achieved only if quality-of-service (QoS) provisioning mechanisms are applied on each participant subsystem. These mechanisms try to provide some control on distributed resource sharing, but the heterogeneity of resources and platforms turns management into a very complex task. Uniformization of resource access plays a key role to solve the problem, as it provides platform-independent abstractions that can represent not only a given resource, but also the distribution of them. It is also important to consider the continuous evolution of applications, which creates a demand for adaptable mechanisms, and the participation of multiple actors, which creates a demand for cooperative environments for resource configuration and maintenance. This work proposes a technique for resource management with end-to-end QoS support called MDRM (model-driven resource management), inspired on MDSD´s (model-driven software development) concepts and processes. Particularly, MDRM includes the specification of its own meta model, called Virtual Resource Trees (VRT), which provides the abstractions needed to address uniformization, interoperability, adaptability and cooperation requirements on building resource management models. Resource management models are instances of the meta model specified using a domain-specific language (DSL) called Pan. Pan is able to express the formalism of VRT as platform-independent code, providing an easy to learn notation for any actors possibly present on general distributed environments. MDRM also considers the design of modeling environments composed of tools that help on validation, transformation and deployment of resource management models. The constructs of the Pan language allow the same tools to be used for maintenance of models already instantiated, and thus adaptation actions can be promptly propagated to concerned platforms. A framework for MDRM support on general-purpose operating systems is also presented to illustrate how the concepts of the VRT meta model must be mirrored internally in target platforms.

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR Neste trabalho é feito um estudo sobre o desempenho de protocolos de múltiplo acesso adaptativos utilizados em redes via satélite. Inicialmente é apresentado um histórico destes protocolos de múltiplo acesso, descrevendo-se seus fundamentos e incluindo os principais protocolos utilizados atualmente. Em seguida, o protocolo denominado DVB-RCS é descrito e analisado em detalhe e sua aplicação é avaliada em uma rede interativa via satélite utilizando o simulador de redes Opnet. O modelo simulado é o de uma rede VSAT constituída de um grande número de estações terrenas, um satélite e uma estação Hub. São considerados vários tipos de tráfego: tráfego CBR, para transmissão de voz, tráfego VBR para vídeo e UBR para tráfego HTTP e transmissão de dados em geral. Os modelos de tráfego utilizados se basearam na modelagem tradicional de fontes on-off e, no caso de tráfego HTTP, o modelo foi o mesmo adotado para avaliação do sistema UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Para cenários correspondentes a diferentes composições de tráfego, é avaliada a vazão média e o atraso na reserva de recursos, procurando-se determinar critérios para dimensionamento da rede, como a composição de tráfego adequada a cada situação. In this work, we study the performance of adaptive multiple access protocols used in satellite networks. Firstly a survey of such protocols is presented, describing their basic characteristics and including the main protocols used nowadays. Then, the protocol DVB-RCS is described and analyzed in detail and its applications to an interactive satellite network is evaluated using the Opnet network simulator. The simulated model is the one of a VSAT network with a large number of earth stations, a satellite and a Hub station. Several types of traffic source are considered: CBR traffic for voice transmission, VBR traffic for video stream transmission and UBR traffic for HTTP traffic and general data transmission. The traffic models are based on traditional on-off source and, for HTTP, the model is the one adopted for evaluation of the UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). For scenarios corresponding to different traffic compositions, the average throughput and resource reservation delay, seeking to design criteria for the network, e.g. the most appropriate traffic composition for each situation.

CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO No contexto de aplicações distribuídas, a necessidade de se adaptar a mudanças no ambiente de execução tem se tornado cada vez mais comum. Diversos trabalhos abordam a reconfiguração dinâmica de clientes e servidores em resposta a tais mudanças, inclusive na área da provisão de qualidade de serviço (QoS). Esta dissertação explora o uso da reflexividade em uma arquitetura popular de middleware (CORBA) e emprega ferramentas adicionais para o desenvolvimento de um proxy inteligente. Um dos pontos principais desse proxy é sua simplicidade de uso, pois requer poucos parâmetros para ser instanciado e reage a eventos externos automaticamente. Esse comportamento é obtido pela combinação da flexibilidade do binding LuaOrb com a conveniência das bibliotecas LuaTrading e LuaMonitor; a especificação das propriedades relevantes para a adaptação dinâmica é feita através de descritores simples e de fácil reutilização. Finalmente, este trabalho oferece mecanismos para upload e download de stubs especializados, com o objetivo de executar procedimentos de adaptação mais específicos. Com o objetivo de demonstrar uma possível aplicação para o proxy inteligente, apresentamos seu uso em um jogo simplificado para adaptá-lo automaticamente a eventos de escassez de recursos simulados. In the context of distributed applications, the need for adapting to changes in the execution environment is growing steadily. Several works deal with dynamic reconfiguration of clients and servers in response to such changes, including situations where provision of Quality of Service (QoS) is concerned. This thesis proposes the use of reflexivity in a popular middleware architecture (CORBA) and other tools to develop a smart proxy. One of its main points is usage simplicity, for the proxy requires few parameters to be instantiated and reacts to external events automatically. That behavior is achieved by combining the flexibility of the LuaOrb binding and the convenience of the LuaTrading and LuaMonitor libraries; the statement of properties relevant to the dynamic adaptation is accomplished by simple and easy-to-reuse descriptors. Finally, this work offers mechanisms to upload and download specialized stubs as to carry out more specific adaptation procedures. In order to demonstrate a possible application of the smart proxy, we present a simple game that employs it to automatically adapt to simulated resource shortage events.

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR Este trabalho faz um estudo da arquitetura Diffserv para oferecimento de QoS na internet.São revistos conceitos básicos e descritos os principais mecanismos de controle de tráfego.Utilizando o software NS2, avalia-se o desempenho desses algoritmos de controles de tráfego.Para um cenário específico foram estudados: disciplinas de serviço, mecanismos de gerenciamento de buffers, para diferentes fontes de tráfego, procurando-se obter medidas de desempenho que possam ser úteis em projetos de rede com qualidade de serviço. This work presents a Diffserv architecture study to provide QoS in the Internet. A review of some basic concepts of the main traffic control algorithm and a performance evaluation, through the NS simulation program, is done. In order to get important performance measurement of the QoS network, it was done, for a specific scenario, a study of the queue discipline, queue activity management, with different traffic source.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA Quando entregamos e apresentamos aplicações multimídia por meio de uma rede de comunicação, a latência de exibição pode representar um fator central e crítico que afeta a qualidade da apresentação multimídia. Na entrega de uma apresentação multimídia de boa qualidade o sincronismo é prevalecido, consequentemente, os conteúdos são exibidos de forma contínua, conforme as especificações do autor da aplicação. Nesta tese, um plano de pré-busca de conteúdos multimídia é proposto com o intuito de reduzir a latência de exibição e garantir o sincronismo entre os objetos de mídia que fazem parte da apresentação multimídia. O mecanismo proposto considera as aplicações multimídia desenvolvidas na linguagem declarativa NCL e utiliza a vantagem do sincronismo estar baseado em eventos, na determinação da ordem adequada de recuperação dos diferentes objetos de mídia e no cálculo dos seus tempos de início de recuperação. Aspectos importantes a serem considerados em um ambiente de pré-busca são levantados e os diferentes algoritmos que compõem o plano de pré-busca são desenvolvidos. When delivering and presenting multimedia applications through a communication network, the presentation lag could be a major and critical factor affecting the multimedia presentation quality. In a good quality presentation the synchronism is always preserved, hence all the contents are presented in a continue way according to the authoring specifications. In this dissertation, a multimedia content prefetching plan is proposed in order to minimize the presentation lag and guarantee the synchronism between the media objects, which constitute the multimedia application. The proposed mechanism regards the multimedia applications developed using the NCL declarative language and it uses the events based synchronism advantage to determinate the ideal retrieval order of the media objects and to calculate their start retrieval times. Furthermore, important issues to be considered in a prefetch ambient are raised and the different algorithms that belong to the prefetching plan are developed.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO Codificação Distribuída de Vídeo (Distributed Video Coding – DVC) é um paradigma de codificação baseado nos conceitos da Codificação Distribuída de Fontes correlatadas (Distributed Source Coding – DSC), que tem como arcabouço a Teoria da Informação desenvolvida por Shannon, para um cenário onde temos uma codificação distribuída dos elementos e uma decodificação conjunta. Implementações com arquiteturas diferentes foram apresentadas ao longo dos últimos anos, mas devido a diversos motivos como a indisponibilidade de documentação detalhada, falta de preocupação dos projetos em relação à engenharia de software, não uniformização e heterogeneidade das tecnologias de implementação, entre outros, o desenvolvimento desta área acabou sendo dificultado pela falta de ferramentas e documentação mais aplicada, impedindo que o pesquisador focasse seus estudos e pesquisas apenas na parte que pretende otimizar ou complementar do projeto. Esse trabalho aplica conceitos e teorias de engenharia de software, orientação a objetos, componentização, frameworks e outros, com o objetivo de projetar, implementar, documentar e testar um framework aberto, incremental e reutilizável para implementação de uma ferramenta para simulação e avaliação de Codificação Distribuída de Vídeo, a qual chamamos de Open DVC, apresentada num ambiente colaborativo de forma que possa ser utilizada para estudos e que as contribuições desenvolvidas futuramente possam ser agregadas ao framework com pouco esforço de codificação. Distributed Video Coding (DVC) is a coding paradigm based on the concepts of Distributed Source Coding (DSC), which is based on Information Theory developed by Shannon, for a scenario where we have a distributed encoding of information and a joint decoding. Implementations with different architectures have been presented over the past years, but due to various reasons such as unavailability of detailed documentation, lack of concern of the projects in relation to software engineering, non uniform and heterogeneous implementation technologies, amog others, the development of this area ended up being hampered by a lack of tools and documentation more applied, preventing the researcher from focusing his studies and research only on the party to be enhanced or to be extended in the project. This work applies concepts and theories of software engineering, object orientation, components, frameworks and other, in order to design, implement, document and test an open framework, incremental and reusable to implement tools for simulation and evaluation of Distributed Video Coding, which we call Open DVC, submitted in a collaborative environment so that it can be used for studies and the contributions developed in the future can be aggregated to the framework with little coding effort.

Nos últimos anos, os usuários da Web (World Wide Web) apresentam uma mudança significativa em seu comportamento, tornando-se, além de consumidores, produtores de conteúdo multimídia. Por outro lado, a produção de conteúdo para a TV Digital brasileira, sobre tudo as aplicações interativas escritas na linguagem declarativa NCL (Nested Context Language), ainda é feita por profissionais alocados em emissoras de TV e em produtoras de conteúdo. Considerando o novo perfil dos usuários da grande rede e o fato de que a NCL é uma linguagem hipermídia cujo emprego não se restringe apenas a aplicações da TV Digital, surge a oportunidade de popularizar o uso da NCL como uma nova forma de especificar conteúdo multimídia também para Web. Mais além, uma vez que a NCL é recomendada pelo ITU-T como referencia para serviços IPTV, pode-se vislumbrar uma nova plataforma para o oferecimento de tais serviços na Web. Motivado por esse novo cenário, este trabalho propõe a adaptação do middleware declarativo Ginga-NCL, que é a camada de software responsável pela execução das aplicações NCL, ao ambiente da Web. A adaptação proposta busca oferecer o controle de apresentação do conteúdo, o suporte a edição em tempo de exibição e a sincronização entre os objetos de mídia contidos em ambos os domínios (Web e TV Interativa). Em suma, o trabalho discute como uma página Web pode se beneficiar da API interna de exibidores e dos demais recursos oferecidos pelo middleware Ginga. Adicionalmente também é proposto o suporte a uma nova plataforma pelo middleware a fim de facilitar o processo de adaptação. Over the past few years the Web (World Wide Web) users have been presenting a significant change on their behavior, becoming, beside consumers, multimedia content producers. On the other hand, the Brazilian Digital TV content production, more especially the interactive applications written in NCL (Nested Context Language) are still made by professionals allocated in TV broadcasters and content producers companies. Considering the new Web users profile and the fact that NCL is a hypermedia programming language whose scope is not restricted to Digital TV application the opportunity to popularize the use of NCL arises as a new way to specify multimedia content also in the Web. Moreover, once NCL is recommend by ITU-T as reference to IPTV service, is reasonable to realize a new platform to deploy such services on the Web. Motivated by this new scenario this work proposes the adaptation of Ginga-NCL declarative middleware, which is the software layer in charge to execute of the NCL application, to the Web environment. The proposed adaptation aim to offer the content presentation control, live editing support and synchronization among media objects from both domains (Web and Interactive TV). In short, the presented work discusses how a Web page can be benefit by the internal player API and other features offered by the middleware Ginga. In addition is also proposed a new platform support for the middleware in order to facilitate adaptation process.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO A preservação do sincronismo das aplicações hipermídia é um dos mais importantes requisitos de qualidade para uma apresentação. Para garantir essa qualidade, é necessário conhecer os instantes no tempo de ocorrência dos eventos existentes nas aplicações. Por meio dessa informação, é possível prever a ocorrência de atrasos e, mais do que isso, antecipar as ações necessárias à apresentação, com o objetivo de evitar a necessidade de ajustes provocados por esses atrasos. Esta tese discute como as ocorrências desses eventos podem ser previstas durante uma apresentação. Para auxiliar essa tarefa, um grafo temporal, construído a partir da especificação de uma aplicação, é proposto. Esse grafo, denominado HTG (Hypermedia Temporal Graph), pode ser utilizado no controle do sincronismo temporal de uma aplicação, desde o transporte das mídias até a sua apresentação nos clientes. Além da preservação da qualidade, esta tese explora outras vantagens que podem ser obtidas a partir do controle do sincronismo temporal das aplicações. Esse controle pode ser utilizado, por exemplo, para posicionar as apresentações em um instante qualquer no tempo, retrocedendo ou avançando até um ponto desejado. Outra vantagem relacionada a apresentação, também explorada nesta tese, é a distribuição de partes de uma aplicação para apresentação em diferentes dispositivos, sem que o sincronismo temporal de toda a aplicação seja prejudicado. Por fim, a atualização das aplicações, simultaneamente à sua apresentação, também é explorada nesta tese. Synchronization control in hypermedia applications is one of the most important requirements in the presentation of these applications. To assure highquality presentations, it is necessary to know when events, produced during an application execution, occur in time. By means of this information, it is possible to predict undesirable delays and to forestall actions needed to avoid presentation adjustments. This thesis discusses how event occurrences can be predicted in the course of an application presentation. In order to assist this goal, a temporal graph, built up from the application specification, is proposed. This graph, called Hypermedia Temporal Graph - HTG, can be used in the temporal control of hypermedia applications, from the media transport system up to their presentation at client sides. Besides the quality of service control, this thesis elucidates other advantages that come from the synchronization management. Among them is allowing for presentations to be started at any moment in time of their life cycle, and allowing for presentations to be moved backward and forward up to a desirable presentation moment in time. Another advantage, also dealt with in this thesis, is the support to distributing parts of an application to different devices in charge of their presentations, without causing any hazard to the whole application temporal synchronism. Finally, this thesis also proposes how editions can be made over the HTG, and, therefore, how application control can be modified during runtime.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO A forma como a Computação é realizada está mudando devido à grande capacidade de processamento, armazenamento e comunicação que equipamentos computacionais apresentam atualmente. Cenários de compartilhamento de recursos, onde um único servidor físico é compartilhado entre diferentes aplicações, muitas vezes hospedadas em diversos domínios virtuais, têm se tornado comuns, mas demandam esforços para que o isolamento de desempenho de cada aplicação seja garantido como se ela fosse a única a ser localmente executada. Baseado nesse fato, o objetivo deste trabalho consiste em investigar técnicas para a provisão de reservas de recursos, garantindo, consequentemente, qualidade de serviço (QoS) e isolamento de desempenho às aplicações. A fim de atender ambientes onde o uso de extensões de sistemas operacionais ou o uso de virtualização são indevidos ou inapropriados, a investigação contempla o estudo da viabilidade e efetividade de reservas realizadas no nível do usuário, ou seja, sem que instrumentações no núcleo do sistema operacional sejam necessárias. Para isso, implementamos uma ferramenta capaz de limitar e garantir o uso dos recursos de processamento e disco, utilizando somente primitivas providas pelo Sistema Operacional Linux. Entre outras funcionalidades, essa ferramenta apresenta facilidades para a extensão das políticas de escalonamento, o que atribui a ela flexibilidade na forma como os recursos são compartilhados entre os processos. Com a análise de uso da ferramenta, foi possível identificar as vantagens e limitações das técnicas de gerenciamento utilizadas. Como um estudo de caso da ferramenta implementada, parametrizamos reservas para uma aplicação de três camadas com metas de desempenho e verificamos que, mesmo para aplicações complexas, métodos simples tais como a regressão linear são capazes de predizer o uso de recursos com uma baixa margem de erro. The way computing is done today is changing as a result of the everincreasing processing, storage, and communication capacities of modern computer hardware. Resource sharing scenarios, in which a physical server is shared for different applications, are becoming much more common. These scenarios require special attention to guarantee that the performance isolation of each application is carried out exactly as if it were being locally executed. Based on this situation, the present work aims at investigating techniques for providing resource reservations and thus guaranteeing quality of service (QoS) and performance isolation for applications. Considering environments in which the use of operating system extensions or the use of virtualization are unreasonable or inappropriate, this work investigates the viability and effectiveness of reservations done at user level, that is, reservations guaranteed with no operating system kernel instrumentation. For this purpose, we have implemented a tool that limits and ensures the proper usage of processing and disk bandwidth resources through the exclusive use of Linux Operating System primitives, which, among other functions, permits easy scheduling policy extensions. This feature enables flexibility in how resources are shared among distinct processes. Through tool usage analysis, we have identified the advantages and limitations of the techniques used. For a case study, aiming to achieve some specific performance goals, we have established parameter reservations for a three-tier application. We were able to verify that, even for complex applications, simple methodologies like linear regressions are capable of predicting resource usage with a low margin of error.

CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO Nos últimos anos, o uso de dispositivos móveis em grades computacionais tem sido alvo de crescente investigação. Entretanto, um problema mais desafiador, referente ao estabelecimento dinâmico de grades móveis, baseadas exclusivamente em redes sem fio ad hoc, ainda tem sido pouco investigado. Uma contribuição desta tese é a proposta de uma arquitetura de software específica para grades móveis, que pode ser igualmente aplicável a redes sem fio infraestruturadas e ad hoc. Em grades fixas, a responsabilidade de prover um serviço computacional é compartilhada entre dispositivos com relativa abundância de recursos, se comparadas a grades móveis. Nestas últimas, é interessante que a descoberta e a seleção de recursos para execução de tarefas sejam tratadas conjuntamente, de modo a promover a seleção automática dos dispositivos com maior disponibilidade de recursos, considerando-se os requisitos da aplicação. Entretanto, tais elementos têm sido tradicionalmente tratados em separado na literatura relacionada a grades móveis e, em grande parte das abordagens existentes, assume-se que a seleção de recursos seja executada de forma manual pelos usuários da grade móvel. Esta tese propõe, como uma outra contribuição, um protocolo que integra as fases de descoberta e seleção automática de recursos em grades móveis, permitindo que a provisão de serviços computacionais seja escalonada entre os dispositivos com maior disponibilidade dos recursos requeridos pelo serviço. Devido à característica dinâmica dos recursos que correspondem às requisições dos usuários em uma grade móvel (por exemplo, tempo de CPU livre e memória disponível), o protocolo baseia-se unicamente no envio, sob demanda, de requisições via broadcast. No entanto, principalmente em redes sem fio ad hoc de saltos múltiplos, essa estratégia pode acarretar uma sobrecarga nos dispositivos envolvidos, tanto na difusão de requisições quanto no encaminhamento de respostas. Uma terceira contribuição desta tese é o desenvolvimento de um mecanismo que permite reduzir a sobrecarga, devido à difusão de mensagens de resposta, por meio da supressão de respostas excedentes ao longo da rede. O mecanismo, embora implementado no contexto do protocolo proposto nesta tese, pode ser aplicado também a outros protocolos de descoberta baseados no envio de requisições via broadcast. Os resultados experimentais, obtidos em redes de testes e em plataformas de simulação, mostram que o protocolo proposto provê um balanceamento de carga eficiente entre os dispositivos, mediante o aumento do número de requisições. Além disso, pode-se observar que o mecanismo de supressão de respostas é escalável no que diz respeito ao crescimento do número de dispositivos, em comparação com protocolos de descoberta baseados puramente no envio de requisições por broadcast em redes sem fio ad hoc. In the last few years, the use of mobile devices in computational grids has seen a growing interest. Nevertheless, a more challenging issue, the dynamic establishment of mobile grids on wireless ad hoc networks, has been so far only partially addressed. The first contribution of this thesis is the proposal of a software architecture for mobile grids that can be used for both infrastructured and ad hoc wireless networks. In the execution of conventional applications in grids, the responsibility to provide the service is shared among the most resourceful mobile devices. In mobile grids, it is fundamental that resource discovery and selection of resources are jointly handled. This calls for a mechanism that promotes the automatic selection of the best resource providers amongst the discovered nodes, taking into account the requirements of the application. Discovery and selection, however, have been traditionally handled separately and in most approaches the selection of resources and services requires explicit intervention by the user of the mobile grid. As a second contribution of this thesis, we propose a protocol that integrates the phases of resource discovery and automatic selection in mobile grids, allowing that computational resource provisioning is scheduled among the most resourceful nodes. Due to the dynamics of the resources needed in a mobile grid (for example, free CPU time and available memory), the protocol is based solely on demand- driven broadcasts. However, mainly in multihop ad hoc wireless networks, this strategy can incur in overhead at the involved devices, due to the diffusion of requests and replies. A third contribution of this thesis is the development of a mechanism that allows to reduce this overhead by means of the suppression of redundant replies in the network. The mechanism has been implemented in the context of the proposal protocol, but can be applied as well to other query-based discovery protocols based on broadcasts. The experimental results obtained from executions in a testbed and through simulations show that the proposed protocol provides efficient load balancing between devices with an increasing number of requests. Moreover, it can be observed that the mechanism for suppression of replies scales well with respect to an increasing number of devices when compared to other discovery protocols in wireless ad hoc networks that are purely based on requests via broadcast.

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR Os últimos anos têm sido marcados pelo significativo crescimento em todo o mundo da demanda por serviços de telecomunicações. Tal cenário de expansão de redes e da necessidade de coexistência e interoperabilidade de diferentes tecnologias de forma economicamente viável proporciona grandes desafios para a gerência, operação e manutenção de redes de telecomunicações. O presente trabalho apresenta alguns dos principais modelos e paradigmas de gerência de redes tradicionalmente empregados em redes de telecomunicações e que ainda hoje são amplamente utilizados pela indústria. Muitos dos modelos apresentados foram significativamente influenciados por conceitos e técnicas oriundos da área de engenharia de software. Uma grande ênfase é dada particularmente ao uso de técnicas baseadas em agentes de software para gerência de redes. Para tanto, importantes conceitos sobre agentes de software são apresentados, assim como exemplos de trabalhos em que agentes de software são utilizados no domínio de gerência de redes. Por fim, é proposta uma arquitetura baseada em agentes de software para gerência de falhas em redes legadas de telecomunicações, que são comumente gerenciadas por sistemas centralizados. O objetivo principal desta arquitetura é permitir o diagnóstico e a correção de falhas de rede de forma a não sobrecarregar o sistema centralizado de gerência. Para tanto, são utilizados agentes de software que distribuem informações mantidas no sistema centralizado para outros agentes do sistema. Desta forma, é possível que os agentes responsáveis por executar os procedimentos de diagnóstico e correção de falhas desempenhem suas atividades sem a necessidade de uma comunicação direta com o sistema centralizado. The last few years have been marked by a significant and worldwide growth in the demand for telecommunications services. Such scenery of network expansion and the need for coexistence and interoperability of different technologies in an economically viable way provides great challenges for the management, operation and maintenance of telecommunications networks. This work presents some of the main network management models and paradigms traditionally employed in telecommunications networks and that still count with wide adoption in the industry as of this day. Many of the presented models have been significantly influenced by concepts and techniques originated in the software engineering field. A great emphasis is particularly given to the use of network management techniques based on software agents. To this end, important concepts of software agents are presented, as well as examples of works where software agents are used in the network management domain. Finally, an architecture based on software agents used for fault management in legacy telecommunications networks, which are usually managed by centralized systems, is proposed. The main objective of this architecture is to allow the diagnosis and the correction of network faults in a way not to overload the centralized management system. To this end, the architecture uses software agents that distribute information maintained in the centralized management system to other agents of the system. In such way, it is possible for the agents responsible for executing the fault diagnosis and correction procedures to perform their activities without the necessity for direct communication with the centralized system.

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR A evolução das técnicas de codificação digital, aliada aos esquemas eficientes de modulação para transmissões digitais, tornou possível o advento da TV digital (TVD). Entretanto, obter baixo custo nos terminais de acesso é fator crucial para o sucesso da TVD aberta, principalmente nos países em desenvolvimento. Para que o baixo custo comprometa o mínimo possível dos recursos dos terminais de acesso, é interessante que eles estejam isentos de custos adicionais como, por exemplo, software, propriedade intelectual e royalties. Um dos principais pontos para tornar isso possível concentra- se na escolha do middleware (que faz uso de mecanismos definidos por protocolos de comunicação, sistema operacional e suas bibliotecas) para suporte às aplicações. A maioria dos middlewares declarativos existentes privilegiam a interatividade em detrimento da sincronização. Entretanto, na maioria das vezes as aplicações de TVD devem lidar com a sincronização de objetos de diferentes tipos de mídia, além dos objetos de vídeo e áudio que compõem o fluxo principal. Assim, o sincronismo de mídias deve ser o foco da linguagem declarativa a ser utilizada pelo middleware, tratando a interatividade como um caso particular do sincronismo. Este trabalho tem como objetivo propor um middleware declarativo para sistemas de TVD interativa com foco no sincronismo de mídias. Na implementação do middleware proposto, a arquitetura modular do Formatador HyperProp, que serviu como base dessa implementação, foi reestruturada em um perfil simples, direcionado à TVD, e reimplementada na Linguagem C++. Todos os exibidores de mídia desenvolvidos atendem aos requisitos dos terminais de acesso de baixo custo. The evolution of digital modulation techniques and the efficient schemes for digital transmissions have allowed the advent of the digital TV. Conceiving low cost receivers is one of the main challenges to broaden digital TV use, mainly in non-developed countries. As a consequence, low cost requirements should not burden receiver resources that should try to reduce their costs in items such as software copyright and royalties. In this scenario, the middleware (which use mechanisms defined by the communication protocols, the operational system and its libraries) conception plays an important role. A great number of declarative middlewares focuses on user interaction instead of synchronization, in its broad sense. However, the majority of digital TV applications deals with different types of media-object synchronization, beyond the audio and video that compose the main stream. Thus, the declarative middleware language focus should be placed on synchronism, having user interaction as a special synchronization case. This is the goal of this work. The middleware implementation presented in this work is based on the modular architecture of the HyperProp Formatter, whose architecture was reorganized in a simple profile for digital TV systems. The implementation was carried out using C++ language, and all media players were developed to run in low cost receivers.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO Ajuste elástico é a técnica de modificar a duração de exibição de um objeto de mídia. Este trabalho propõe algoritmos de ajuste elástico que funcionam em tempo de exibição para fluxos de áudio comprimidos, com aplicabilidade principal em cenários onde não existe interferência do usuário como, por exemplo, a manutenção da consistência temporal de um documento hipermídia. Os algoritmos de ajuste de áudio são propostos, desenvolvidos e integrados a algoritmos de ajuste de vídeo. Além disso, um algoritmo de resincronização é proposto, e implementado, para preservar o sincronismo intermídia durante a realização de ajuste em fluxos de sistemas MPEG-2. A união dos algoritmos implementados com o desenvolvimento da integração a exibidores de conteúdo deu origem à ferramenta de ajuste, capaz de ser facilmente utilizada por aplicações que precisam solicitar ajuste elástico em fluxos de mídia comprimidos. Como exemplo, a ferramenta de ajuste foi integrada a ferramentas de exibição de um formatador hipermídia. Os algoritmos propostos podem ajustar a duração de áudio em até 10% mantendo a qualidade da percepção do áudio dentro de limites aceitáveis, conforme demonstrado através de medidas de qualidade que também são apresentadas neste trabalho. Timescale is a technique used to modify media-object playing duration. This work proposes timescale algorithms, to be performed on-the- fly, for compressed audio streams. The focus is situations where there is no user interference as, for example, the temporal consistency maintenance of a hypermedia document. The algorithms are proposed, developed and integrated to video timescale algorithms. Furthermore, a resynchronization algorithm is also proposed, and implemented, in order to maintain inter-media synchronization in MPEG-2 system streams. The timescale tool is composed by the aforementioned algorithms and their integration to content rendering tools. The proposed solution can be easily used in applications that need timescale compressed media streams. As an example, the adjustment tool was integrated to a hypermedia formatter. The proposed algorithms can adjust audio durations up to 10%, maintaining the audio perceptual quality within acceptable limits, as observed through quality measurements also described in this work.

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR O crescimento da Internet, tanto do ponto de vista do número de usuários como dos serviços oferecidos, e o rápido progresso da tecnologia de comunicação sem fio, tornou possível uma demanda crescente por sistemas sem fios que permitam o acesso a Internet. Porém, um dos principais fatores desafiadores para o desenvolvimento desta nova forma de acesso é a mobilidade das estações móveis. A fim de resolver todos os problemas relacionados à introdução da mobilidade nesta nova forma de acesso, a Internet Engineering Task Force (IETF) através de pesquisas definiu o Mobile IP como o protocolo padrão para esse novo cenário. Embora este protocolo receba inúmeras contribuições que visam melhorar o seu desempenho tanto nas questões de handoff e de segurança dos registros dos usuários, este protocolo não recebe a mesma atenção para a questão da falha dos seus Agentes de Mobilidade. Estes agentes suportam as conexões das estações móveis integrando as redes sem fio com as redes IP amplamente difundida. Portanto, o objetivo desta dissertação é apresentar uma proposta de tolerância à falha dos Agentes de Mobilidade a fim de contribuir nesta linha de pesquisa. The growth of the Internet, as much of the point of view of the number of users as of the offered services, and the fast progress of the wireless communication technology, it became possible a demand for wireless systems that allow the access the Internet. However, one of the main challenging factors for the development this new access way is the mobility of the mobile stations. In order to solve all of the problems related to the introduction of the mobility in this new access form, the Internet Engineering Task Forces (IETF) through researches it defined Mobile IP as the standard protocol for that new scenery. Although this protocol receives countless contributions that seek to improve it so much acting in the handoff subjects and of safety of the users' registrations, this protocol doesn't receive the same attention for the subject of the fault of their Mobility Agents. These agents support the connections of the mobile stations integrating the wireless networks with IP netowrks spread. Therefore, the objective of this dissertation is to present a proposal of fault tolerance of the Mobility Agents in order to contribute in this research line.

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO O objetivo deste trabalho é estudar, propor e implementar uma ferramenta que permita a experimentação com arquiteturas que sigam o paradigma de Processadores de Rede - Network Processors (NP). Com esse intuito, foi implementada uma biblioteca de objetos genéricos que permite emular os diversos componentes de hardware (tais como memórias, registradores, unidades de controle, unidades lógico-aritméticas, etc.) presentes em arquiteturas especificas para o processamento de protocolos. A conjunção desses componentes permite gerar máquinas virtuais que podem ser exercitadas para testar ou verificar o funcionamento das mais diversas operações nesses ambientes. Além da biblioteca, são apresentados três estudos de casos distintos: o primeiro mostrando um processador criado para teste e os outros dois implementam arquiteturas baseadas no processador MCS85 e no núcleo ARM do Processador IXP, todos com o intuito de validar e mostrar a utilidade prática da ferramenta. The aim of this work is to study, propose and implement a tool that allows the experimentation with architectures that follow the Network Processors (NP) paradigm. A generic object library was implemented, allowing the emulation of the various hardware components, such as memories, registers, arithmetic-and-logical units, control units etc., that are commonly used within specific architectures for protocol processing. The integrated usage of these components will provide an environment where virtual machines can be created and tested to verify the behavior of many different operations. Besides the library itself, three use cases are presented to validate and show the utility of the tool: the first is an implementation of a processor created just for the sake of testing and the other two are implementations of architectures based on the MCS85 processor and on the ARM kernel of the Intel IXP Network Processor.

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR O uso de computação distribuída vem expandindo seu escopo, saindo de aplicações em redes locais para aplicações envolvendo diversas instituições. Em termos de segurança, essa expansão introduz desafios em identificar usuários oriundos das diferentes organizações e definir seus direitos de acesso a determinado recurso. Abordagens comuns adotam a replicação do cadastro dos usuários pelas diversas instituições ou o compartilhamente de uma mesma identidade por um conjunto de usuários. Entretanto, essas estratégias apresentam deficiências, demandando, por exemplo, maior esforço de gerência por parte dos administradores e até esbarrando em políticas de privacidade. Neste trabalho propomos uma arquitetura que utiliza o conceito de papéis para a autenticação e o controle de acesso entre diferentes instituições. Baseado em uma relação de confiança entre as organizações, a arquitetura permite que os usuários sejam autenticados na instituições onde estão afiliados e utiliza o papel por eles desempenhados para controlar o acesso aos recursos disponibilizados pelas demais organizações. Distributed computing has been expanding its scope from local area network applications to wide-area applications, involving different organizations. This expansion implies in several new security challenges, such as the identification of users originating from different organizations and the definition of their access rights. Commom aproaches involve replicating user data in several institutions or sharing identities among sets of users. However, these approaches have several limitations, sucj as the increased management effort of administrators or problems with privacy policies. This work proposes a framework for inter-institucional authentication. The framework is based on the concepts of RBAC (role-based access control) and of trust between organizations.

CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO No cenário atual do setor de telecomunicações, percebe-se uma tendência crescente em direção ao uso de sistemas de comunicação que permitam a criação rápida e de baixo custo de serviços. Na busca por arquiteturas de rede que respondam a essa tendência, vários grupos têm centrado seus esforços em pesquisas na área de redes programáveis. O surgimento da tecnologia de processamento de rede no mercado de equipamentos de telecomunicações abriu ainda maior espaço para pesquisas nessa área. Nesse contexto, é imprescindível que os processos de criação de serviços sejam bem estruturados e, o quanto possível, sistemáticos. Esta tese, inserida em um projeto desenvolvido no Laboratório TeleMídia da PUC-Rio, adota uma abordagem de criação de serviços em que técnicas de Arquitetura de Software e de Desenvolvimento Baseado em Componentes são aplicadas consistentemente e de modo ubíquo, desde especificações de alto nível de serviços até a implementação de software básico em unidades programáveis de processamento de rede. Os objetivos principais são expressar a adaptabilidade de múltiplos aspectos nesses serviços e, simultaneamente, reduzir a sobrecarga cognitiva em projetistas e programadores, decorrente dessa multiplicidade de aspectos. Para isso, foi desenvolvida uma linguagem de especificação baseada em XML, chamada Lindax, que permite descrever arquiteturalmente diversos aspectos de sistemas de comunicação - por meio de um arcabouço sintático único para DSLs - e restrições de adaptação em cada aspecto particular - por meio de estruturas de estilos arquiteturais. Complementando o trabalho, um conjunto de ferramentas de manipulação de descrições arquiteturais em LindaX é definido. Essas ferramentas permitem o refinamento para diferentes linguagens formais ou a síntese de configurações e mecanismos de controle de adaptações para diversas plataformas. It is increasingly noticeable, in the current telecommunications market, a trend towards using communication systems that allow rapid and cheap deployment of new services. In pursuit of network architectures that keep up with such trend, significant research has been carried out on programmable networks. This field is set to gain further impetus from developments in network processor-based equipment. In this context, it is crucial that service creation processes be well structured and, as far as possible, systematic. This thesis, which is part of an ongoing project at the TeleMídia Laboratory, PUC-Rio, adopts a service creation approach in which techniques from Software Architecture and Component-Based Software Development are uniformly and ubiquitously applied at all levels of a communication system, ranging from high- level service specifications to low-level software implementation running in network processors. The main aim is to express adaptibility in cross-cutting service aspects and, meanwhile, cut down on the cognitive overhead usually imposed upon designers and programmers due to such multiplicity of concerns. For the sake of the aforementioned aim, an XML-based specification language, called LindaX, has been developed. Such language allows various system aspects to be architecturally described - by means of a single syntactic framework for DSLs - as well as adaptable in a constrained way - through style structures. Complementing the work, a toolset for handling LindaX architecture descriptions has been defined, which allows their refinement to different formal languages or their synthesis onto system configurations and adaptation controlling mechanisms for diverse platforms.

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR FUNDO SETORIAL PARA DESENV. TECNOLÓGICO DAS TELECOMUNICAÇÕES Este trabalho descreve um conjunto de ferramentas para auxiliar na construção de aplicativos para autoria de arquiteturas de sistemas baseadas em grafos compostos. As ferramentas são divididas em quatro visões de grafos compostos: uma visão gráfica estrutural, uma visão gráfica temporal, uma visão gráfica espacial e uma visão textual. As quatro visões funcionam de maneira sincronizada, a fim de oferecer um ambiente integrado de autoria. As visões são providas de mecanismos de filtragem para auxiliar na especificação de arquiteturas mais complexas. As ferramentas desenvolvidas foram diretamente aplicadas ao domínio de autoria de documentos hipermídia, mas podem ser utilizadas em outros domínios, como na definição de arquiteturas de sistemas de software, ferramentas de especificação formal, projeto de workflows, entre outros. This work presents a set of tools to help the implementation of applications for authoring system architectures based on composite graphs. The tools are divided in four graph views: structural, temporal, spatial, and declarative. The views are synchronized in order to offer an integrated authoring environment. Moreover, the views include filtering mechanisms to simplify the specification of more complex architectures. The tools were specialized to hypermedia authoring, but they can be used in other domains, such as software architecture specifications, formal specification tools, workflow projects, etc.

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR As Redes locais sem fio (WirelessLAN ou WLAN) surgiram como uma alternativa as redes convencionais com fio (LAN), de uma forma mais flexível, de fácil configuração e boa conectividade em áreas fechadas (prediais) ou abertas (campus). Elas combinam a mobilidade do usuário com sua conexão a rede com taxas de comunicação de até 20 Mbps ou mais, empregando técnicas de espalhamento espectral (salto em frequência - FHSS ou sequência direta - DSSS) ou acesso por modulação de frequências ortogonais - OFDM, nas faixas de frequência de 900 MHz, 2.4 Ghz e 5.7 Ghz. Dependendo da tecnologia, faixa de frequência e ambiente de utilização, o alcance das WLAN pode variar de 30 a 250 metros, ou maiores distâncias com as evoluções deste padrão. O seu projeto requer o modelamento do canal de propagação em ambientes internos . Os métodos de previsão de perda de transmissão mais utilizados são de natureza semi-empírica, devido à complexidade do problema em que envolve múltiplos mecanismos de propagação como reflexão em paredes, pisos e tetos, difração em obstáculos e transmissão através de paredes e pisos. Além da perda de propagação deve ser considerado o problema do multipercursos que produz em espalhamento de retardos, o sinal recebido afetando a qualidade do sistema. The Wireless Local Area Network (WirelessLAN or WLAN) appeared as an alternative the conventio nal Local Area Network (LAN), in a more flexible way, of easy configuration and good conectividade in closed areas (property) or open areas (campus). They combine user s mobility , his/her network connection with communication taxes of up to 20 Mbps or plus, using spread spectrum techniques (Frequency Hopping - FHSS or Direct Sequence - DSSS) or access for Orthogonais Frequency Division Modulation - OFDM, in frequency range of 900 MHz, 2.4 Ghz and 5.7 Ghz. Depending on the technology, frequency range and us e atmosphere, the reach of WLAN can vary from 30 to 250 meters, or larger distances with the evolutions of this pattern. This project requests the model of the propagation channel in internal atmospheres. The methods of forecast of transmission loss more used are of semi-empiric nature, due to the complexity of the problem in that it involves multiple propagation mechanisms as reflection in walls, floors and roofs, diffraction in obstacles and transmission through walls and floors. Besides the propagation loss it should be considered the problem of the multipath that produces in dispersal of retards, the received sign affecting the quality of the system.

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR FINANCIADORA DE ESTUDOS E PROJETOS O aumento da demanda por plataformas com suporte a aplicações multimídia torna evidente a importância de mecanismos que ofereçam garantias de Qualidade de Serviço (QoS), uma vez que cada mídia exige requisitos próprios de processamento e comunicação. O modelo SCM (Service- Composition Model) fornece abstrações adequadas para a representação e programação de aspectos de QoS e comunicação em grupo em serviços de comunicação. Seguindo sua terminologia, a provisão de QoS pode ser vista como um provedor de serviços onde atuam meta serviços de negociação e sintonização de QoS. A negociação de QoS define mecanismos responsáveis pela admissão de novos fluxos do usuário, enquanto a sintonização de QoS age, durante o fornecimento do serviço, na manutenção do nível de serviço negociado. Tais meta serviços já foram previamente descritos por meio de frameworks em UML. O presente trabalho focaliza a descrição arquitetural desses meta serviços, utilizando a linguagem de descrição de arquitetura (ADL) Wright, permitindo o emprego de suas ferramentas de análise e verificação formal para inferir propriedades. Para facilitar o emprego dessa abordagem através do uso de uma notação mais próxima do domínio do problema, uma linguagem de domínio específico (DSL) chamada LindaQoS é proposta especificamente para definir hierarquias de subsistemas de negociação e sintonização. O trabalho é complementado por um compilador que traduz especificações LindaQoS para descrições arquiteturais (atualmente, usando Wright) e para linguagens de programação (futuramente em JAVA). The increased demand for platforms with support for multimedia applications raised the importance of mechanisms for Quality of Service provisioning, since each media has its own processing and communication requirements. SCM Model (Service-Composition Model) provides abstractions for the representation and programming of QoS aspects and multicast in communication services. According to its terminology, the QoS provisioning can be seen as a service provider, where QoS negotiation and QoS maintenance meta services act upon it. The QoS negotiation are the mechanisms responsible for the admission of new user flows, while the QoS maintenance meta service is responsible for maintaining the negotiated level of service during the service operation. Such meta services had been previously described as frameworks modelled in UML. The present work focuses on the architectural description of these meta services using Wright architecture description language (ADL), which allows the use of its analysis and formal verification tools to infer properties. To smooth this approach, a domain-specific language (DSL) called LindaQoS is proposed as a notation closest to the abstraction level of the problem domain, specifically designed to define hierarchies of negotiation and maintenance subsystems. Moreover this work presents a compiler allowing the translation of LindaQoS specifications into architectural descriptions (currently, using Wright) and into programming languages (JAVA in the future).

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO Uma rede móvel ad hoc consiste de uma coleção de dispositivos computacionais portáteis, equipados com uma interface de comunicação sem fio, com uma distribuição arbitrária e dinâmica no espaço, e onde cada host também serve de roteador para os demais hosts, descobrindo e mantendo rotas multi-hop entre os hosts. De uma forma geral, os protocolos para redes móveis ad hoc são mais complexos do que os protocolos para as redes fixas, devido à várias características destas redes, como por exemplo, a topologia dinâmica, a interferência mútua, o acesso compartilhado e a largura de banda restrita dos enlaces sem fio, bem como a operação com energia restrita e menor quantidade de recursos disponíveis nos hosts móveis. Um grande foco da pesquisa em redes móveis ad hoc tem sido o desenvolvimento, a análise e a comparação de protocolos de roteamento. Por isto, existe a demanda por ambientes para a prototipação rápida, a simulação e a depuração de protocolos de roteamento (e de outras camadas) para este tipo de redes. Preferencialmente estes ambientes devem ser flexíveis, ser simples de usar, e permitir definir vários níveis de abstrações para descrever as características físicas da rede móvel, tais como o padrão de mobilidade, os enlaces sem fio, consumo de energia, etc. Esta dissertação trata do projeto e implementação de um framework para a simulação de redes móveis ad hoc que visa facilitar a criação de ambientes para prototipação, teste, análise de desempenho e complexidade de protocolos para este tipo de redes. A mobile ad hoc network consists of a set of portable computational devices, equipped with a wireless communication interface, that are randomly and dynamically distributed in space, and where each host serves as a router for the other hosts by discovering and maintaining multi-hop routes among the hosts. In general, protocols for mobile ad hoc networks are more complex than equivalent protocols for static networks, due to several properties of such networks, such as its dynamic topology, the mutual interference, concurrent access and smaller communication bandwidth of the wireless links, as well as, operation with restricted amount of energy, and scarce resources of the mobile devices. A main focus of research in mobile ad hoc networks has been the development, analysis and comparison of routing protocols for such networks. Therefore, there is some demand for environments that facilitate the rapid prototyping, the simulation and the debugging of protocols at the network and other layers for such networks. These environments should preferably be flexible, easy to use, and allow for the definition of different levels of abstractions for modeling the main characteristics of the mobile network, such as the pattern of mobility, the wireless links, the energy consumption, etc. This thesis describes the design and implementation of a framework for the simulation of mobile ad hoc networks, which aims at supporting the development of concrete simulation environments for prototyping, testing and doing the complexity and performance analysis of protocols for such networks.