Os agradecimentos principais são direcionados à minha família, meus pais e minha irmã, amigos e todos aqueles que contribuíram para o desenvolvimento desse trabalho. Em especial, Bruno, Kelly, Filipe, Camila e Matheus, pelo suporte técnico e emocional durante os longos anos de doutorado.Agradecimentos especiais são direcionados ao Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação, ao grupo de pesquisa VICG e ao LMACC. Agradecimentos aos técnicos responsáveis pelos equipamentos do laboratório, Leonardo e Gabriel, e ao meu orientador, Afonso, pelo suporte e auxílio durante o desenvolvimento do projeto dessa tese.Agradeço à CAPES pelo auxílio financeiro e ao CNPq pelo financiamento do período sanduíche realizado no Japão sob orientação do professor Dr. Ryoichi Ando. Agradecimentos à equipe do ICMC, Aline, Carol e Marcos pela ajuda com os procedimentos do estágio sanduíche. Agradecimentos também à equipe do National Institute of Informatics pelo suporte e auxílio durante o período de estágio.