A reversible system based on hybrid toggle radius-4 cellular automata and its application as a block cipher

The dynamical system described herein uses a hybrid cellular automata (CA) mechanism to attain reversibility, and this approach is adapted to create a novel block cipher algorithm called HCA. CA are widely used for modeling complex systems and employ an inherently parallel model. Therefore, applications derived from CA have a tendency to fit very well in the current computational paradigm where scalability and multi-threading potential are quite desirable characteristics. HCA model has recently received a patent by the Brazilian agency INPI. Several evaluations and analyses performed on the model are presented here, such as theoretical discussions related to its reversibility and an analysis based on graph theory, which reduces HCA security to the well-known Hamiltonian cycle problem that belongs to the NP-complete class. Finally, the cryptographic robustness of HCA is empirically evaluated through several tests, including avalanche property compliance and the NIST randomness suite.Comment: 34 pages, 12 figure

Autômatos celulares unidimensionais caóticos com borda fixa aplicados à modelagem de um sistema criptográfico para imagens digitais

O principal objetivo da criptografia de dados é possibilitar que duas entidades se comuniquem ao longo de um canal inseguro, de tal forma que nenhum oponente consiga decifrar a mensagem que é enviada. Muitos métodos de criptografia clássica já foram investigados para minimizar este problema. Uma nova abordagem para este tema são os Autômatos Celulares (ACs), que estão sendo estudados por sua capacidade de processar grandes volumes de dados em paralelo. Nesse trabalho é investigado um novo modelo de autômato celular para criptografia de imagens, que tem como característica o uso do cálculo de pré-imagens. Resultados mostraram que o modelo tem grande potencial para a realização de cifragem de grandes volumes de dados

Uma proposta de sistema de aprendizagem com conteúdo gamificado e com reforço guiado por algoritmos bio-inspirados

A aplicação da gamificação no ensino vem ganhando cada vez mais espaço, pois permite a inclusão e cooperação dos estudantes na troca de informações para resolver as atividades dos jogos educativos. Neste trabalho será proposto um ambiente educativo gamificado, onde os conteúdos são apresentados em forma de árvore. Para que se tenha o melhor aproveitamento no aprendizado por reforço, um sistema tutor inteligente irá direcionar o estudante através de um plano de estudos ótimo. Para a confecção desse planejador automático serão utilizados algoritmos baseados em técnicas bio-inspiradas. Resultados mostraram que o sistema tutor inteligente tem boas perspectivas para ser utilizado em cursos, onde a estrutura pode ser modelada através de grafos de hierarquia e o domínio pode ser reforçado com atividades em forma de jogos, garantindo ao aluno um plano de estudos personalizado