LEONARDO DE PINHO SEPULCRI AUTONOMIC COMPUTING NAS ORGANIZAÇÕES Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção do título de especialista, no curso de Pós-Graduação em Gestão de Tecnologia da Informação, Faculdade Católica de Economia e Administração. Orientador: Prof. º Dr. Francisco Antônio Pereira Fialho CURITIBA 2002
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LEONARDO DE PINHO SEPULCRI
AUTONOMIC COMPUTING NAS ORGANIZAÇÕES
Monografia apresentada como requisitoparcial para obtenção do título deespecialista, no curso de Pós-Graduaçãoem Gestão de Tecnologia da Informação,Faculdade Católica de Economia eAdministração.
Orientador: Prof. º Dr. FranciscoAntônio Pereira Fialho
CURITIBA
2002
Agradeço ao professor e orientadorFrancisco Antônio Pereira Fialho, peloacompanhamento e revisão do estudo, aoprofessor coordenador do curso de PósGraduação em Gestão da Tecnologia daInformação, Luís Pedro Zambon, peloacompanhamento complementar e aprofessora Maria Luiza de PinhoSepulcri pela revisão deste estudo.
"O mecanismo do descobrimento não élógico e intelectual - é uma iluminaçãosubtânea, quase um êxtase. Em seguida,é certo, a inteligência analisa e aexperiência confirma a intuição. Alémdisso, há uma conexão com aimaginação."
Albert Einstein (1879-1955)
SUMÁRIO
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ........................................................................................vi
LISTA DE TABELAS.......................................................................................................................vii
LISTA DE FIGURAS ......................................................................................................................viii
RESUMO ........................................................................................................................................... ix
ABSTRACT ........................................................................................................................................ x
- Organization for the Advancement of Structured Information Standards
(OASIS)
- Microsoft Windows management instrumentation
6.5. ARQUITETURA EM COMPUTAÇÃO AUTÔNOMA
A arquitetura apresentada no diagrama abaixo identifica os elementos
necessários em um ambiente de computação autonômica. A arquitetura é organizada
em 2 elementos maiores: um elemento gerenciado e um gerente autônomo.
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Figura 2 - ARQUITETURA DE UM SISTEMA AUTÔNOMO
O elemento gerenciado é o recurso que está sendo gerenciado. Neste nível de
arquitetura, o elemento objetivado pelo gerenciamento pode ser um recurso simples ou
uma coleção de recursos. O elemento gerenciado exporta sensores e efeitos. Sensores
provêem mecanismos para coletar informações sobre o estado e a transição de cada
elemento. Efeitos são mecanismos que mudam o estado de um elemento.
Sensores e efeitos representam a interface que é disponível a um gerenciador
autônomo. O gerenciador autônomo é um componente que implementa o controle em
ciclos. A arquitetura decompõem o ciclo em quatro partes:
- Monitoramento: Mecanismo que coleta, agrega, filtra, gerencia e reporta
informações de um elemento.
- Análise: Mecanismo para correlacionar e modelar situações complexas.
Estes mecanismos permitem ao gerenciador autônomo aprender sobre o
ambiente de TI e ajudar a prever situações futuras.
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- Planejamento: Mecanismos para estruturar ações necessárias para alcançar
os objetivos a serem alcançados.
- Execução: Mecanismo que controla a execução de um plano, considerando
mudanças.
O monitoramento, análise, planejamento e execução, partes do gerenciador
autônomo relacionam-se com a maior parte dos processos de TI. Por exemplo, os
mecanismos e detalhes dos processos de gerenciamento de mudanças e gerenciamento
de problemas são diferentes, mas é possível abstrair em quatro funções principais, que
seriam a coleta de dados, análise, criação de um plano de ação e execução. Estas
quatro funções correspondem às citadas na arquitetura de um sistema autônomo.
A análise e o planejamento de mecanismos são essenciais em um sistema de
computação autônoma, porque devem aprender para ajudar a reduzir habilidades e
tempo para os profissionais de TI. A parte do conhecimento no gerenciador autônomo
é guardada e compartilhada. O conhecimento pode incluir regras de negócio,
informações de topologia, logs de sistema e métricas de performance.
A arquitetura prevê ainda uma segunda camada de sensores e efeitos. Esta
camada habilita a colaboração entre os diversos gerenciadores autônomos existentes.
Cada atributo autônomo autogerenciado de autoconfiguração, autoconserto, auto-
otimização e autoproteção é a implementação de um ciclo de controle inteligente (em
um gerenciador autônomo) para diferentes aspectos operacionais de configuração,
conserto, otimização e proteção. Por exemplo, um gerenciador autônomo pode auto
configurar um sistema com o software correto se o software estiver faltando.
Observando uma falha, pode autoconsertar o sistema e reinicializá-lo. Pode ainda auto
otimizar o gerenciamento de carga se aumento da capacidade é observado. Se um
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indício de invasão é detectado, poderá se autoproteger bloqueando a invasão e
verificando o recurso.
6.6. COMPUTAÇÃO AUTÔNOMA NO AMBIENTE DE TI
Finalmente para entender como a computação autônoma exerce um papel
diferenciado em todo o ambiente de TI, é importante visualizar este ambiente em
diferentes níveis, conforme já visualizado. O autogerenciamento de cada um destes
níveis caracteriza-se por implementar ciclos de controle para permitir que recursos
individuais, recursos mistos e soluções de negócio, para que cada um deles monitore,
analise, planeje e execute as mudanças necessárias ao ambiente. Sendo assim, temos a
proposição da figura abaixo:
Figura 3 - COMPUTAÇÃO AUTÔNOMA NO AMBIENTE DE TI
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7. PANORAMA ATUAL
Realisticamente, sistemas como este são muito difíceis de serem construídos,
e irão requerer uma pesquisa significativa em novas tecnologias e inovações. É por
isso que a aplicação do conceito de AC é um desafio para a indústria de TI. Serão
necessários avanços em dois aspectos fundamentais para o efetivo progresso: tornar os
componentes individuais dos sistemas autônomos e obter um comportamento
autônomo a nível global nos sistemas empresariais de TI.
O segundo aspecto parece ser realmente um desafio. Ao menos que cada
componente em um sistema possa compartilhar informação com qualquer outra parte e
contribuir para uma regulação completa dos sistemas, o objetivo da computação
autônoma pode não ser alcançado. O ponto chave é portanto, como criar esta estrutura
global de gerenciamento. Sabe-se que também que há pontos importantes derivados
dos dois principais citados. Um deles é como criar efetivamente algoritmos
adaptativos, que possam a partir da sua experiência nos sistemas melhorar suas regras
de funcionamento. Ou então como balancear estes algoritmos para que possuam uma
espécie de memória. Podemos citar ainda como desenhar um arquitetura integrada para
estes sistemas de TI, com interfaces consistentes, pontos de controle e capacidades
para ambientes heterogêneos.
Em primeiro lugar, muitos estudos têm contribuído decisivamente para a
implementação prática dos conceitos de AC. Tudo aquilo que é sabido pela disciplina
de Inteligência Artificial, as Teorias de Controle, Sistemas Complexos e Adaptativos,
Teoria do Caos, assim como estudos na área da Cibernética, possibilitarão a utilização
de diversas aproximações de conceitos. Projetos de pesquisa atuais em laboratórios e
universidades, incluindo sistemas que podem monitorar si próprios e se ajustar, chips
celulares capazes de se recuperar de falhas para manter uma aplicação em
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funcionamento, sistemas heterogêneos para balanceamento de carga entre servidores, e
a teoria de controle tradicional tem sido aplicados na ciência da computação.
Além disso, alguns aspectos colocados da computação autônoma não são
totalmente novos para a indústria de TI. Protocolos e padrões usados para transmitir
informações via Internet (TCP/IP), permitem algumas funções simples como
roteamento, com mínima interferência humana. E desde que os computadores
mainframe tiveram sua importância cada vez mais crescente, aumentaram seus níveis
de regulação e de diagnósticos embutidos.
8. SISTEMAS REAIS COMO AUTÔNOMOS
É realmente o grande desafio enfrentado por toda a indústria de Tecnologia
da informação. Como tornar uma estrutura tecnológica que hoje se encontra em pleno
funcionamento, para que a mesma implemente as características autônomas.
Inicialmente será estudado um provedor de serviços Internet, verificando como foi
preparada sua estrutura para que a mesma fosse de certa forma autônoma.
Neste caso, um provedor de serviços que atende milhares de clientes, desde
grandes empresas a até mesmo clientes individuais, possuía o desafio de dinamizar
suas operações, automatizá-las de maneira rentável, sem que fosse necessário criar
uma equipe muito maior da existente na atualidade.
A computação autônoma permitiu oferecer uma gama muito maior de
serviços, enquanto o lucro gerado pelos seus clientes aumentou cada vez que crescia a
demanda por uma melhor infraestrutura de TI. Segue o panorama geral proposto para
este provedor de serviços:
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Figura 4 - AMBIENTE DE PROVEDOR DE SERVIÇOS AUTÔNOMO
1. Clientes podem fechar contrato com mais de um provedor de serviços,
para minimizar custos e possuir uma camada adicional de redundância.
Por exemplo, um Nível de Acordo de Serviço com um provedor de
serviços local pode especificar taxas mais altas durante horários de pico,
como por exemplo das 8 AM até às 5 PM, período no qual o sistema
autônomo que o cliente contratou deva trocar e utilizar um provedor do
outro lado do planeta, com taxa menor.
2. Redundâncias distribuídas protegem os dados mais críticos dos clientes,
permitindo a garantia do mais alto nível de integridade, de acordo com a
vontade dos clientes em pagar por eles.
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3. Acordos variados para a Qualidade do Serviço, permitindo acomodar
todos os tipos de clientes, de grandes empresas a clientes individuais, e
incorporar estes acordos de serviço nas suas políticas de sistemas de TI.
Neste caso, a mesma estrutura que atende as maiores empresas do mundo
são capazes de oferecer taxas aceitáveis a usuários domésticos, com
preços similares aos pagos por uma assinatura de TV a cabo.
4. Os sistemas provedores possuem mecanismos para automaticamente fazer
o balanceamento de carga entre toda sua infraestrutura, permitindo que se
garanta uma disponibilidade de 100% para clientes que a desejem.
5. Clientes podem realizar compras especiais, pagando somente pelo uso dos
serviços, acessando uma estrutura diversa de supercomputadores.
6. O provedor de serviços oferece planos de onde o cliente receberá e terá
acesso aos últimos dispositivos de acesso, sem custo, sendo que muitos
dos usuários não irão possuir computadores, mas utilizarão estes serviços
muito mais do que anteriormente.
7. Acima de 95% da administração de todo o sistema está totalmente
automatizada, reservando aos administradores de sistema apenas desafios
interessantes e pertinentes.
8. O provedor pode acomodar nos sistemas qualquer dispositivo que seus
clientes desejem utilizar, simplesmente gerenciando estes dispositivos
como partes do sistema.
Desta maneira, um serviço de provimento de informações tradicional, que
disponibiliza além de serviços, acessos a sistemas, informações e diversos tipos de
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dispositivos, pode ser adaptado para uma realidade autônoma, aproximando o conceito
anteriormente citado e possibilitando um melhor domínio sobre os sistemas como um
todo.
Na indústria, este desafio também está sendo cada vez mais priorizado pelas
empresas, procurando aumentar seus lucros, de maneira a poder gerenciar todos seus
processos e poder controlar todas as operações derivadas de seus negócios.
Analisando uma grande indústria de manufatura, com centenas de lojas, uma
rede de revendas, uma série de serviços aos colaboradores, centrais de atendimento,
interfaces web para sistemas, dentre outros, é necessário que utilizando os conceitos da
computação autônoma, o sistema completo seja capaz de gerenciar todas estas
entidades distintas de sistemas de TI (e quase independentemente), e prover uma
funcionalidade integrada, disponibilidade, e acesso a partir de diversas interfaces.
Segue então o panorama proposto para esta indústria de manufatura:
1. Dispositivos de acesso de todos os tipos são usados por clientes,
colaboradores e vendedores e são suportados.
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2. Uma estrutura de TI unificada suporta colaboradores, fornecedores e
clientes em lojas físicas e lojas virtuais.
3. O sistema autônomo também manuseia e gerencia toda a cadeia de
suprimentos, trabalhando com fornecedores nos mais diversos lugares do
planeta.
4. Alguns problemas usuais de negócio são tratados automaticamente por
regras de gerenciamento e definições. Por exemplo, o roteamento de
mercadorias a áreas de baixo estoque, o ajuste de pedidos e preço
baseados em aspectos financeiros ou comportamentais.
5. Quando outro sistema é incorporado, os sistemas automaticamente se
ajustam e se acoplam, permitindo o acesso a dados legados em ambos
sistemas. Os administradores agem para completar a integração dos dois
sistemas, definindo apenas regras de negócios necessárias e decisões de
segurança.
6. Todas as ações realizadas são capturadas pelo sistema, que então otimiza
os processos de negócios ao longo da empresa.
7. Planos e metas anuais e mensais são ajustados dinamicamente, baseados
em ações ocorridas no dia a dia.
8. Os sistemas possibilitam visualização em tempo real de todos os
parâmetros necessários para a tomada de decisão: vendas, custos,
estoques, mercados mais rentáveis, etc.., mapeando para todos os
envolvidos. Isto permite o gerenciamento eficaz e uma rápida decisão,
quando necessária.
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9. EXEMPLOS DE SISTEMAS AUTÔNOMOS EXISTENTES E ESTUDADOS
Durante os últimos 12 meses, a IBM tem liderado os estudo e esforços com
relação a adaptar aquilo que hoje se tem na indústria de TI para uma forma autônoma.
Paul Horn, vice-presidente sênior da IBM Research, acredita que a computação
autônoma é a melhor esperança hoje existente para a indústria de TI com o
crescimento da complexidade. A IBM acredita que, habilitando a computação
autonômica, os negócios e a indústria de TI terão pela frente um desafio
extraordinário.
Iniciando no ano de 1998, a Sychron, uma empresa de tecnologia dos
Estados Unidos, construiu independentemente sua tecnologia baseada nos princípios
similares para regras de gerenciamento de data centers e redes globais de data centers.
Assim a iniciativa da Sychron tem muito em comum com a iniciativa da IBM.
Preocupação com o próprio sistema é o coração da tecnologia da Sychron.
Ele possui a identidade do sistema como clusters, formadas de diversos nós. É capaz
de acoplar funcionalidades de outros nós e gerenciar os recursos de cada um deles.
Estes recursos incluem recursos de servidor, largura de banda na rede, dentre outros
que conectam os sistemas.
O software tem ainda embutido a parte de controle de Nível de Acordo de
Serviço (SLA) para as aplicações e para os usuários, e dinamicamente ajusta os
recursos alocados baseados no que as aplicações e os usuários demandam daqueles
recursos. Em um data center controlado pelo sistema Sychron, todos os SLA’s podem
ser garantidos durante todo o tempo de operação, até em condições mais extremas.
Além disso, a tecnologia do software permitirá distribuir as aplicações requeridas para
os nós onde devam ser alcançadas. Faz ainda o balanceamento de carga, otimizando as
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requisições dos usuários.
É também desenhado para realizar a detecção de falhas e recuperação. Na
eventualidade de falha de algum nó, a funcionalidade da aplicação que estava rodando
neste nó é migrada para um nó alternativo, para que o funcionamento da aplicação seja
mantido e que isto seja transparente aos usuários. Convivendo ainda com as camadas
dos sistemas operacionais diversos nos data centers, a tecnologia da Sychron é provida
de um grande nível de proteção. Protege todos os seus recursos de ataques internos e
externos.
Existe ainda uma característica de controle, gerenciamento e distribuição da
alocação de recursos do sistema para seus usuários. Se alguns dos recursos são
subutilizados, serão alocados para outros usuários que possam utilizá-los. Se um nível
de prioridade maior necessita de recursos, o sistema faz a realocação dinâmica. Outra
característica fundamental do software é a independência de plataforma e de sistemas
operacionais, o que garante uma portabilidade muito grande e a possibilidade de
trabalhar com sistemas heterogêneos.
O diferencial maior deste software é que os usuários, clientes, gerentes de TI
continuam realizando suas tarefas, completamente despreocupados da existência do
software. Baseado nisto, o sistema Sychron fornece muitas das características de
sistemas autônomos, para a manutenção e gerenciamento de ambiente de TI e data
centers. Esta tecnologia foi desenvolvida desde 1998 e foi colocada no mercado no ano
de 2002.
Outra realidade estudada foi a família de produtos Tivoli, da IBM. Possibilita
iniciar e alcançar o objetivo máximo de um sistema autônomo. Muitas das disciplinas
da família Tivoli provêem níveis diferentes de automação que podem ajudar as
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empresas a atingir os objetivos de auto gerenciamento com características autônomas
no ambiente. Suporta e incorpora os principais comportamentos e características
autônomas, que são autoconfiguração, autoconserto, auto-otimização e autoproteção.
Desde outubro de 2002, a Tivoli tem mais de 20 produtos com capacidade autônoma.
Serão focados apenas alguns exemplos principais.
O IBM Tivoli Configuration Manager é um software integrado de
gerenciamento de inventário e distribuição de software. A auto configuração é possível
usando-se referências de pacotes de software para alcançar determinada configuração.
Além disso, pode detectar inconsistências de configuração e repará-las, bem como
otimizar a distribuição e a atualização de softwares pela rede. Caso algum problema
ocorra na rede durante a distribuição do software, o sistema reinicia a partir do ponto
de falha e completa o processo automaticamente, economizando tempo e recursos de
rede. Pode ainda escanear e descobrir dispositivos de armazenagem em toda a rede.
Monitora sistemas de arquivos, cotas por usuários e toda a armazenagem de arquivos
necessária.
Já o IBM Tivoli Monitoring exemplifica e mostra como as possibilidades de
auto-otimização podem disparar atividades de autoconfiguração. Por exemplo, se um
servidor com uma instância de aplicação vê aumentar o uso de seu buffer de memória,
ao invés de simplesmente reportar este evento a um console central de gerenciamento,
ele checa a taxa de utilização do processador, verifica se existe memória de sistema
disponível e automaticamente aumenta o pool de buffer da aplicação. Se a demanda
mudar e o uso novamente diminuir, automaticamente o sistema retorna a situação
anterior e os gerentes podem acompanhar e verificar ainda tudo que acontece em
tempo real. Existem uma série de outros produtos com estas características na família.
Abaixo mostramos um diagrama com os principais componentes de software dentre os
produtos IBM / Tivoli.
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Figura 5 - PRODUTOS TIVOLI COM CARACTERÍSTICAS AUTÔNOMAS
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10. CONCLUSÃO
A idéia da Autonomic Computing: construir um ambiente de informática que
funcione com o mínimo esforço humano, automatizando tarefas e fazendo com que as
organizações possam se automatizar, livrando seus colaboradores de funções
burocráticas e repetitivas, e dando-lhes a liberdade de pensar em como a empresa pode
ter mais sucesso em seu ramo de atuação.
Para que a informática e os sistemas de tecnologia da informação cheguem
nesse nível muitos passos têm de ser dados. Em um primeiro momento deve-se
conhecer a estrutura atual de TI da empresa, qual sua capacidade de evolução e
expansão, enfim, fazer uma etapa de Análise de Extensibilidade, no qual poderá ser
mapeado em que estágio esta organização se encontra (básico, gerenciado, preditivo,
adaptativo ou autônomo). Em um segundo momento chega-se a fase de Planejamento
de Automação, onde todas as funções ligadas à atividade com computador serão
descritas para se concluir o que pode ser automatizado. Aqui serão incluídas todas as
funções de colaboradores da empresa, parceiros de negócio, clientes e fornecedores,
destacando o papel de cada um em relação à empresa.
Com os dados obtidos nestas duas etapas, deve-se viabilizar uma Operação
Tecnológica, a qual vem por meio de uma estratégia fundamentada em tecnologia, a
executar todos os princípios para que a empresa possa iniciar seu ambiente de
Autonomic Computing.
Assim como o corpo humano precisa de disciplinas saudáveis, a quarta e
última etapa refere-se à criação de um Plano de Contingência Autônoma, que deve ser
seguido em todos os seus passos pelos administradores de TI, buscando possibilitar se
atingir todas as características de um sistema autônomo.
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Como diria Minsky, “Cérebros são computadores formados por carne”.
Conhecido no meio acadêmico como o uma figura de destaque no estudo da
Inteligência Artificial, filósofo e matemático, é também o fundador do Laboratório de
IA do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. No momento em que conseguirmos
cada vez mais aproximar os sistemas de características humanas, como a capacidade
de autoproteção, aprendizado por experiência, predição, enfim, teremos sistemas cada
vez mais próximos do proposto neste estudo.
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GLOSSÁRIO
24/7
Vinte e quatro horas por dia, sete dias por semana. Utilizado para descrever as horas
de operação de uma sala de sistemas ou com que freqüência o suporte técnico pode
estar disponível para os mesmos.
Autônomo
Que age ou ocorre involuntariamente, automaticamente.
Apache
Ë o servidor Web mais popularmente utilizado no mundo desde abril de 1996. Provê
um servidor seguro, flexível e extensível, que fornece serviços de HTTP padrões.
E-business
e-business é a transformação do mercado, dos processos, das empresas e dos
consumidores. e-business é a transformação através da tecnologia da Internet.
Fuzzy
Lógica matemática que fornece meios de representação e de manipulação de
conhecimentos imperfeitamente descritos, vagos ou imprecisos.
Feedback
Processo pelo qual a saída de um sistema é utilizada com o objetivo de diminuir o
valor existente entre o valor atual de saída e o valor alvo a ser alcançado.
Globus
Um projeto acadêmico colaborativo centralizado no Laboratório Nacional de Argonne,
focado em habilitar a aplicação de conceitos avançados de computação.
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Perceptron
É um programa que aprende conceitos, pode aprender a responder Verdadeiro (1) ou
Falso (0) para entradas apresentadas a ele. É baseado em uma estrutura de redes
neurais.
Rand Corporation
Empresa americana cuja missão é melhorar as regras e processos de decisão de
empresas através de pesquisas e análises.
Redes Neurais
Neste contexto, as redes neurais artificiais consistem em um método de solucionar
problemas de inteligência artificial, construindo um sistema que tenha circuitos que
simulem o cérebro humano, inclusive seu comportamento, ou seja, aprendendo,
errando e fazendo descobertas.
SLA
Um contrato com uma empresa de serviços que determina um nível mínimo de
serviços exigidos.
Sychron
Empresa americana fundada em 1998 para trabalhar no desenvolvimento de softwares
para automação de centrais de dados.
Tivoli
Tivoli Software é uma empresa de softwares de gerenciamento de tecnologia,
pertencente a IBM, desenvolvidos para gerenciar eficientemente uma estrutura
completa de servidores das mais diversas empresas.
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