Estudo e desenvolvimento de algoritmos criptográficos para redes de sensores sem fio, utilizando técnicas de programação genética

Cryptography is the main form to obtain security in any network. Even in networks with great energy consumption restrictions, processing and memory limitations, as the Wireless Sensors Networks (WSN), this is no different. Aiming to improve the cryptography performance, security and the lifetime of these networks, we propose a new cryptographic algorithm developed through the Genetic Programming (GP) techniques. For the development of the cryptographic algorithm’s fitness criteria, established by the genetic GP, nine new cryptographic algorithms were tested: AES, Blowfish, DES, RC6, Skipjack, Twofish, T-DES, XTEA and XXTEA. Starting from these tests, fitness functions was build taking into account the execution time, occupied memory space, maximum deviation, irregular deviation and correlation coefficient. After obtaining the genetic GP, the CRYSEED and CRYSEED2 was created, algorithms for the 8-bits devices, optimized for WSNs, i.e., with low complexity, few memory consumption and good security for sensing and instrumentation applications.

Estudo e desenvolvimento de algoritmos criptográficos para redes de sensores sem fio, utilizando técnicas de programação genética

Cryptography is the main form to obtain security in any network. Even in networks with great energy consumption restrictions, processing and memory limitations, as the Wireless Sensors Networks (WSN), this is no different. Aiming to improve the cryptography performance, security and the lifetime of these networks, we propose a new cryptographic algorithm developed through the Genetic Programming (GP) techniques. For the development of the cryptographic algorithm’s fitness criteria, established by the genetic GP, nine new cryptographic algorithms were tested: AES, Blowfish, DES, RC6, Skipjack, Twofish, T-DES, XTEA and XXTEA. Starting from these tests, fitness functions was build taking into account the execution time, occupied memory space, maximum deviation, irregular deviation and correlation coefficient. After obtaining the genetic GP, the CRYSEED and CRYSEED2 was created, algorithms for the 8-bits devices, optimized for WSNs, i.e., with low complexity, few memory consumption and good security for sensing and instrumentation applications.

Algoritmos meta-heurísticos para a solução do problema do caixeiro viajante com múltiplas caronas

The Traveling Salesman with Multiple Ridesharing (TSP-MR) is a type of the Capacitated Traveling Salesman, which presents the possibility of sharing seats with passengers taking advantage of the paths the salesman travels through his cycle. The salesman shares the cost of a path with the boarded passengers. This model can portray a real situation in which, for example, drivers are willing to share parts of a trip with tourists that wish to move between two locations visited by the driver’s route, accepting to share the vehicle with other individuals visiting other locations within the cycle. This work proposes a mathematical formulation for the problem, and an exact and metaheuristics algorithms for its solution, comparing them.

Algoritmos meta-heurísticos para a solução do problema do caixeiro viajante com múltiplas caronas

The Traveling Salesman with Multiple Ridesharing (TSP-MR) is a type of the Capacitated Traveling Salesman, which presents the possibility of sharing seats with passengers taking advantage of the paths the salesman travels through his cycle. The salesman shares the cost of a path with the boarded passengers. This model can portray a real situation in which, for example, drivers are willing to share parts of a trip with tourists that wish to move between two locations visited by the driver’s route, accepting to share the vehicle with other individuals visiting other locations within the cycle. This work proposes a mathematical formulation for the problem, and an exact and metaheuristics algorithms for its solution, comparing them.

Contribuição ao estudo de treliças não lineares considerando efeitos térmicos

This work presents the numerical analysis of nonlinear trusses summited to thermomechanical actions with Finite Element Method (FEM). The proposed formulation is so-called positional FEM and it is based on the minimum potential energy theorem written according to nodal positions, instead of displacements. The study herein presented considers the effects of geometric and material nonlinearities. Related to dynamic problems, a comparison between different time integration algorithms is performed. The formulation is extended to impact problems between trusses and rigid wall, where the nodal positions are constrained considering nullpenetration condition. In addition, it is presented a thermodynamically consistent formulation, based on the first and second law of thermodynamics and the Helmholtz free-energy for analyzing dynamic problems of truss structures with thermoelastic and thermoplastic behavior. The numerical results of the proposed formulation are compared with examples found in the literature.

Reconstrução e reconhecimento de imagens binárias utilizando o algoritmo Máquina de Boltzmann

The objective of this work is to use algorithms known as Boltzmann Machine to rebuild and classify patterns as images. This algorithm has a similar structure to that of an Artificial Neural Network but network nodes have stochastic and probabilistic decisions. This work presents the theoretical framework of the main Artificial Neural Networks, General Boltzmann Machine algorithm and a variation of this algorithm known as Restricted Boltzmann Machine. Computer simulations are performed comparing algorithms Artificial Neural Network Backpropagation with these algorithms Boltzmann General Machine and Machine Restricted Boltzmann. Through computer simulations are analyzed executions times of the different described algorithms and bit hit percentage of trained patterns that are later reconstructed. Finally, they used binary images with and without noise in training Restricted Boltzmann Machine algorithm, these images are reconstructed and classified according to the bit hit percentage in the reconstruction of the images. The Boltzmann machine algorithms were able to classify patterns trained and showed excellent results in the reconstruction of the standards code faster runtime and thus can be used in applications such as image recognition.

Verificación de algoritmos y estructuras de datos en Dafny

La verificación formal de un programa es la demostración de que este funciona de acuerdo a una descripción del comportamiento esperado en toda posible ejecución. La especificación de lo deseado puede utilizar técnicas diversas y entrar en mayor o menor detalle, pero para ganarse el título de formal esta ha de ser matemáticamente rigurosa. El estudio y ejercicio manual de alguna de esas técnicas forma parte del currículo común a los estudios de grado de la Facultad de Informática y del itinerario de Ciencias de la Computación de la Facultad de Ciencias Matemáticas de la Universidad Complutense de Madrid, como es el caso de la verificación con pre- y postcondiciones o lógica de Hoare. En el presente trabajo se explora la automatización de estos métodos mediante el lenguaje y verificador Dafny, con el que se especifican y verifican algoritmos y estructuras de datos de diversa complejidad. Dafny es un lenguaje de programación diseñado para integrar la especificación y permitir la verificación automática de sus programas, con la ayuda del programador y de un demostrador de teoremas en la sombra. Dafny es un proyecto en desarrollo activo aunque suficientemente maduro, que genera programas ejecutables.

Aceleración de algoritmos de estimación de movimiento mediante OpenCL

El flujo óptico y la estimación de movimiento es área de conocimiento muy importante usado en otros campos del conocimiento como el de la seguridad o el de la bioinformática. En estos sectores, se demandan aplicaciones de flujo óptico que realicen actividades muy importantes con tiempos de ejecución lo más bajos posibles, llegando a tiempo real si es posible. Debido a la gran complejidad de cálculos que siguen a este tipo de algoritmos como se observará en la sección de resultados, la aceleración de estos es una parte vital para dar soporte y conseguir ese tiempo real tan buscado. Por lo que planteamos como objetivo para este TFG la aceleración de este tipo de algoritmos mediante diversos tipos de aceleradores usando OpenCL y de paso demostrar que OpenCL es una buena herramienta que permite códigos paralelizados con un gran Speedup a la par que funcionar en toda una diversa gama de dispositivos tan distintos como un GPU y una FPGA. Para lo anteriormente mencionado trataremos de desarrollar un código para cada algoritmo y optimizarlo de forma no especifica a una plataforma para posteriormente ejecutarlo sobre las diversas plataformas y medir tiempos y error para cada algoritmo. Para el desarrollo de este proyecto partimos de la teoría de dos algoritmos ya existentes: Lucas&Kanade monoescala y el Horn&Schunck. Además, usaremos estímulos para estos algoritmos muy aceptados por la comunidad como pueden ser el RubberWhale o los Grove, los cuales nos ayudarán a establecer la corrección de estos algoritmos y analizar su precisión, dando así un estudio referencia para saber cual escoger.

Plataforma de simulación de aberraciones ópticas vía implementación de las características de un SLM y reconstrucción de fase usando algoritmos basados en los sensores de Hartmann-Shack

Dada la importancia que hoy día presenta dentro del ámbito de la óptica, la implementación y conocimiento de dispositivos capaces tanto de generar aberraciones ópticas bien caracterizadas como de censarlas, se presenta a lo largo de este trabajo el desarrollo de una interfaz gráfica en MATLAB, que permita simular el funcionamiento tanto de un sensor de frente de onda de Hartamnn-Shack (HS), así como la simulación de dispositivos capaces de modificar frentes de onda como los SLM, adicionando algoritmos de propagación y cálculo de centroides -- Para ello, se implementarán en primer lugar máscaras de fase que generen frentes de onda aberrados a partir de la modulación en fase de moduladores espaciales de luz o SLM, tanto a través de funciones lente de primer orden en representación de las aberraciones constantes, como de fase cuadrática en representación de las aberraciones de bajo orden y adicionalmente como combinaciones lineales de polinomios de Zernike -- Todo lo anterior se simulará teniendo en cuenta las características técnicas de los SLM, como lo son el número de pixeles en x y en y, el tamaño de estos y la curva de calibración de los moduladores espaciales, tanto para una relación lineal como para una relación no lineal -- Posteriormente se simularán las dos propagaciones sufridas por los haces de luz desde el SLM hasta el CCD (dispositivo de carga acoplada), pasando a través de la matriz de multilentes del HS (MLA), a partir de la implementación de algoritmos de propagación de un solo paso, que nos permitirán observar sobre el plano del CDD el mapa de spots necesario para el censado de las superficies -- Continuaremos con la construcción de algoritmos para determinar los centroides de dicho mapa y sus respectivas coordenadas, seguiremos con la implementación de algoritmos de reconstrucción modal empleados por sensores de frente de onda de Hartmann-Shack, y finalmente compararemos el grado de error existente entre las superficies generadas y las superficies censadas a través del cálculo de su error cuadrático medio

Computação de alto desempenho aplicada a modelagem numérica de fenômenos atmosféricos

A constante evolução da tecnologia disponibilizou, atualmente, ferramentas computacionais que eram apenas expectativas há 10 anos atrás. O aumento do potencial computacional aplicado a modelos numéricos que simulam a atmosfera permitiu ampliar o estudo de fenômenos atmosféricos, através do uso de ferramentas de computação de alto desempenho. O trabalho propôs o desenvolvimento de algoritmos com base em arquiteturas SIMT e aplicação de técnicas de paralelismo com uso da ferramenta OpenACC para processamento de dados de previsão numérica do modelo Weather Research and Forecast. Esta proposta tem forte conotação interdisciplinar, buscando a interação entre as áreas de modelagem atmosférica e computação científica. Foram testadas a influência da computação do cálculo de microfísica de nuvens na degradação temporal do modelo. Como a entrada de dados para execução na GPU não era suficientemente grande, o tempo necessário para transferir dados da CPU para a GPU foi maior do que a execução da computação na CPU. Outro fator determinante foi a adição de código CUDA dentro de um contexto MPI, causando assim condições de disputa de recursos entre os processadores, mais uma vez degradando o tempo de execução. A proposta do uso de diretivas para aplicar computação de alto desempenho em uma estrutura CUDA parece muito promissora, mas ainda precisa ser utilizada com muita cautela a fim de produzir bons resultados. A construção de um híbrido MPI + CUDA foi testada, mas os resultados não foram conclusivos.

Algoritmos de planificación en redes de paquetes

En este artículo se presentan los mecanismos y procesos necesarios que realizan los enrutadores para ofrecer calidad de servicio en redes de paquetes y se hace especial énfasis en el estudio del estado del arte en lo referente a los algoritmos de planificación utilizados en este tipo de redes.

Simulador gráfico de algoritmos matemáticos

O objetivo principal do trabalho de investigação foi desenvolver uma ferramenta computacional que possa ser usada por professores e alunos no ensino dos Métodos Numéricos. A ferramenta, designada por GraSMA (Graphical Simulator of Mathematical Algorithms), permite visualizar no ecrã a execução dos correspondentes algoritmos. Esta ferramenta integra vários softwares open source e baseia-se na anotação automática de código Octave com funções de inspeção que permitem captar a sucessão de valores e produzir uma animação do funcionamento do método. A validação do GraSMA como ferramenta de apoio à lecionação destes métodos foi feita através de uma experiência feita em contexto de sala de aula que obteve resultados muito positivos conforme será descrito neste artigo.

Algoritmos genéticos

En el presente artículo se presenta el resultado final del proyecto de Investigación sobre Algoritmos Genéticos que se desarrolló con la asesoría del profesional Luis Eduardo Múnera. A medida que los computadores evolucionan, aumenta su capacidad para resolver problemas cada vez más complejos, En muchos campos han superado a los seres humanos, por ejemplo, la rapidez con la que realizan cálculos matemáticos.

Otimização de controle de tráfego em grupo de elevadores com algoritmos bioinspirados

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015.