Pattern operators for grid

The definition and programming of distributed applications has become a major research issue due to the increasing availability of (large scale) distributed platforms and the requirements posed by the economical globalization. However, such a task requires a huge effort due to the complexity of the distributed environments: large amount of users may communicate and share information across different authority domains; moreover, the “execution environment” or “computations” are dynamic since the number of users and the computational infrastructure change in time. Grid environments, in particular, promise to be an answer to deal with such complexity, by providing high performance execution support to large amount of users, and resource sharing across different organizations. Nevertheless, programming in Grid environments is still a difficult task. There is a lack of high level programming paradigms and support tools that may guide the application developer and allow reusability of state-of-the-art solutions. Specifically, the main goal of the work presented in this thesis is to contribute to the simplification of the development cycle of applications for Grid environments by bringing structure and flexibility to three stages of that cycle through a commonmodel. The stages are: the design phase, the execution phase, and the reconfiguration phase. The common model is based on the manipulation of patterns through pattern operators, and the division of both patterns and operators into two categories, namely structural and behavioural. Moreover, both structural and behavioural patterns are first class entities at each of the aforesaid stages. At the design phase, patterns can be manipulated like other first class entities such as components. This allows a more structured way to build applications by reusing and composing state-of-the-art patterns. At the execution phase, patterns are units of execution control: it is possible, for example, to start or stop and to resume the execution of a pattern as a single entity. At the reconfiguration phase, patterns can also be manipulated as single entities with the additional advantage that it is possible to perform a structural reconfiguration while keeping some of the behavioural constraints, and vice-versa. For example, it is possible to replace a behavioural pattern, which was applied to some structural pattern, with another behavioural pattern. In this thesis, besides the proposal of the methodology for distributed application development, as sketched above, a definition of a relevant set of pattern operators was made. The methodology and the expressivity of the pattern operators were assessed through the development of several representative distributed applications. To support this validation, a prototype was designed and implemented, encompassing some relevant patterns and a significant part of the patterns operators defined. This prototype was based in the Triana environment; Triana supports the development and deployment of distributed applications in the Grid through a dataflow-based programming model. Additionally, this thesis also presents the analysis of a mapping of some operators for execution control onto the Distributed Resource Management Application API (DRMAA). This assessment confirmed the suitability of the proposed model, as well as the generality and flexibility of the defined pattern operators

A contribuição da informática para o desenvolvimento sustentável: o exemplo do conceito de grid computing

Este trabalho foi realizado sob orientação do Prof. António Brandão Moniz para a disciplina “Factores Sociais da Inovação” do Mestrado Engenharia Informática realizado na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (Portugal)

PIPE: uma infra-estrutura genérica para ambientes de computação ubíqua

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Modelo para apoio à definição curricular de cursos 1º ciclo na área da Ciência da Computação

Tese submetida à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, para cumprimento parcial dos requisitos para o grau de Mestrado em Engenharia Informática

Um middleware independente da plataforma para computação paralela

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Um middleware para computação paralela em clusters de multicores

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

CrowdProcess: design numa startup de computação distribuída

Este estágio, realizado na CrowdProcess, consistiu em integrar a equipa da empresa, trabalhando na área do Design de Comunicação, Web e Gráfico, integrado no Departamento de Comunicação da empresa. A CrowdProcess é uma plataforma de computação distribuída que utiliza o poder de processamento dos browsers ligados para correr tarefas de computação distribuída. Uma vez que se trata de um produto online, a maioria do trabalho desenvolvido diz respeito a design e desenvolvimento web e apenas uma pequena parte dedicada a design gráfico. O trabalho foi desenvolvido com as linguagens HTML, CSS e JavaScript. Foram tidos em consideração os princípios de Design, Usabilidade e Arquitectura de Informação, com principal foco na prototipagem dos vários objectos desenvolvidos.

Historic and potential technology transition paths of grid battery storage: Co-evolution of energy grid, electric mobility and batteries

Scarcity of fuels, changes in environmental policy and in society increased the interest in generating electric energy from renewable energy sources (RES) for a sustainable energy supply in the future. The main problem of RES as solar and wind energy, which represent a main pillar of this transition, is that they cannot supply constant power output. This results inter alia in an increased demand of backup technologies as batteries to assure electricity system safety. The diffusion of energy storage technologies is highly dependent on the energy system and transport transition pathways which might lead to a replacement or reconfiguration of embedded socio-technical practices and regimes (by creating new standards or dominant designs, changing regulations, infrastructure and user patterns). The success of this technology is dependent on hardly predictable future technical advances, actor preferences, development of competing technologies and designs, diverging interests of actors, future cost efficiencies, environmental performance, the evolution of market demand and design and evolution of our society.

Uma arquitectura para a monitorização de computações paralelas e distribuídas

O recurso à monitorização do comportamento dos programas durante a execução é necessário em diversos contextos de aplicação. Por exemplo, para verificar a utilização dos recursos computacionais durante a execução, para calcular métricas que permitam melhor definir o perfil da aplicação ou para melhor identificar em que pontos da execução estão as causas de desvios do comportamento desejado de um programa e, noutros casos, para controlar a configuração da aplicação ou do sistema que suporta a sua execução. Esta técnica tem sido aplicada, quer no caso de programas sequenciais, quer se trate de programas distribuídos. Em particular, no caso de computações paralelas, dada a complexidade devida ao seu não determinismo, estas técnicas têm sido a melhor fonte de informação para compreender a execução da aplicação, quer em termos da sua correcção, quer na avaliação do seu desempenho e utilização dos recursos computacionais. As principais dificuldades no desenvolvimento e na adopção de ferramentas de monitorização, prendem-se com a complexidade dos sistemas de computação paralela e distribuída e com a necessidade de desenvolver soluções específicas para cada plataforma, para cada arquitectura e para cada objectivo. No entanto existem funcionalidades genéricas que, se presentes em todos os casos, podem ajudar ao desenvolvimento de novas ferramentas e à sua adaptação a diferentes ambientes computacionais. Esta dissertação propõe um modelo para suportar a observação e o controlo de aplicações paralelas e distribuídas (DAMS - Distributed ApplicationsMonitoring System). O modelo define uma arquitectura abstracta de monitorização baseada num núcleo mínimo sobre o qual assentam conjuntos de serviços que realizam as funcionalidades pretendidas em cada cenário de utilização. A sua organização em camadas de abstracção e a capacidade de extensão modular, permitem suportar o desenvolvimento de conjuntos de funcionalidades que podem ser partilhadas por distintas ferramentas. Por outro lado, o modelo proposto facilita o desenvolvimento de ferramentas de observação e controlo, sobre diferentes plataformas de suporte à execução. Nesta dissertação, são apresentados exemplos da utilização do modelo e da infraestrutura que o suporta, em diversos cenários de observação e controlo. Descreve-se também a experimentação realizada, com base em protótipos desenvolvidos sobre duas plataformas computacionais distintas.

Métodos computacionais em engenharia mecânica

Este estudo pretende mostrar algumas aplicações dos métodos computacionais na actividade de projecto em Engenharia Mecânica. Apresentam-se problemas concretos de engenharia que foram abordados durante um estágio realizado no CERN – Centre Européen pour la Recherche Nucléaire, e onde foram utilizados: a) o método dos elementos finitos para cálculo de temperaturas e fluxos de calor e a sua influência sobre os deslocamentos, tensões e deformações que ocorrem numa peça; b) o método híbrido dos elementos finitos/volumes finitos para a discretização das equações de Navier-Stokes e a análise do escoamento de fluidos; c) um algoritmo genético para a obtenção da solução óptima de um problema estrutural. O projecto em engenharia é uma actividade cada vez mais complexa, que requer o uso de ferramentas computacionais sofisticadas tais como os programas ANSYS e MATLAB que foram utilizados no estudo. A criação de modelos numéricos e a análise do seu comportamento com estas ferramentas requer simultaneamente um bom conhecimento dos princípios que estão na base do seu desenvolvimento e uma boa perícia na sua manipulação. Com elas é possível obter soluções quando os constrangimentos do projecto são exigentes e análises detalhadas do comportamento estrutural são necessárias. Neste estudo pretende-se também demonstrar que uma combinação inovadora destas ferramentas pode contribuir para obter aplicações úteis para a actividade de projecto em engenharia.

Aceleração GPU da animação de superfícies deformáveis

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática

Malhas de polígonos para simulação de tecidos baseadas em regiões afins

Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática

Uma infra-estrutura computacional para aumentar objectos reais com informação adicional

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática