A pattern language for parallelizing irregular algorithms

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

Towards a flexible and transparent database evolution

Applications refactorings that imply the schema evolution are common activities in programming practices. Although modern object-oriented databases provide transparent schema evolution mechanisms, those refactorings continue to be time consuming tasks for programmers. In this paper we address this problem with a novel approach based on aspect-oriented programming and orthogonal persistence paradigms, as well as our meta-model. An overview of our framework is presented. This framework, a prototype based on that approach, provides applications with aspects of persistence and database evolution. It also provides a new pointcut/advice language that enables the modularization of the instance adaptation crosscutting concern of classes, which were subject to a schema evolution. We also present an application that relies on our framework. This application was developed without any concern regarding persistence and database evolution. However, its data is recovered in each execution, as well as objects, in previous schema versions, remain available, transparently, by means of our framework.

Parallel run-time for CO-OPN

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Articulação de várias linguagens de programação/tecnologias no desenvolvimento aplicacional

O desenvolvimento aplicacional é uma área em grande expansão no mercado das tecnologias de informação e como tal, é uma área que evolui rápido. Os impulsionadores para esta característica são as comunicações e os equipamentos informáticos, pois detêm características mais robustas e são cada vez mais rápidos. A função das aplicações é acompanhar esta evolução, possuindo arquiteturas mais complexas/completas visando suportar todos os pedidos dos clientes, através da produção de respostas em tempos aceitáveis. Esta dissertação aborda várias arquiteturas aplicacionais possíveis de implementar, mediante o contexto que esteja inserida, como por exemplo, um cenário com poucos ou muitos clientes, pouco ou muito capital para investir em servidores, etc. É fornecido um nivelamento acerca dos conceitos subjacentes ao desenvolvimento aplicacional. Posteriormente é analisado o estado de arte das linguagens de programação web e orientadas a objetos, bases de dados, frameworks em JavaScript, arquiteturas aplicacionais e, por fim, as abordagens para definir objetivos mensuráveis no desenvolvimento aplicacional. Foram implementados dois protótipos. Um deles, numa arquitetura multicamada com várias linguagens de programação e tecnologias. O segundo, numa única camada (monolítica) com uma única linguagem de programação. Os dois protótipos foram testados e comparados com o intuito de escolher uma das arquiteturas, num determinado cenário de utilização.

Type-based protocol conformance and aliasing control in concurrent java programs

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Geospatial assessment of pest-induced forest damage through the use of UAV-bases NIR imaging and Gi-technology

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

A framework for efficient model transformations

The reported productivity gains while using models and model transformations to develop entire systems, after almost a decade of experience applying model-driven approaches for system development, are already undeniable benefits of this approach. However, the slowness of higher-level, rule based model transformation languages hinders the applicability of this approach to industrial scales. Lower-level, and efficient, languages can be used but productivity and easy maintenance seize to exist. The abstraction penalty problem is not new, it also exists for high-level, object oriented languages but everyone is using them now. Why is not everyone using rule based model transformation languages then? In this thesis, we propose a framework, comprised of a language and its respective environment, designed to tackle the most performance critical operation of high-level model transformation languages: the pattern matching. This framework shows that it is possible to mitigate the performance penalty while still using high-level model transformation languages.

EFFECT – Efficient finite element code

The theme of this dissertation is the finite element method applied to mechanical structures. A new finite element program is developed that, besides executing different types of structural analysis, also allows the calculation of the derivatives of structural performances using the continuum method of design sensitivities analysis, with the purpose of allowing, in combination with the mathematical programming algorithms found in the commercial software MATLAB, to solve structural optimization problems. The program is called EFFECT – Efficient Finite Element Code. The object-oriented programming paradigm and specifically the C ++ programming language are used for program development. The main objective of this dissertation is to design EFFECT so that it can constitute, in this stage of development, the foundation for a program with analysis capacities similar to other open source finite element programs. In this first stage, 6 elements are implemented for linear analysis: 2-dimensional truss (Truss2D), 3-dimensional truss (Truss3D), 2-dimensional beam (Beam2D), 3-dimensional beam (Beam3D), triangular shell element (Shell3Node) and quadrilateral shell element (Shell4Node). The shell elements combine two distinct elements, one for simulating the membrane behavior and the other to simulate the plate bending behavior. The non-linear analysis capability is also developed, combining the corotational formulation with the Newton-Raphson iterative method, but at this stage is only avaiable to solve problems modeled with Beam2D elements subject to large displacements and rotations, called nonlinear geometric problems. The design sensitivity analysis capability is implemented in two elements, Truss2D and Beam2D, where are included the procedures and the analytic expressions for calculating derivatives of displacements, stress and volume performances with respect to 5 different design variables types. Finally, a set of test examples were created to validate the accuracy and consistency of the result obtained from EFFECT, by comparing them with results published in the literature or obtained with the ANSYS commercial finite element code.

Avaliação do processo de implementação de PBL num curso de engenharia informática em Moçambique: as percepções dos estudantes

O presente artigo traz uma avaliação sobre um processo de implementação do PBL que ocorreu no curso de Engenharia Informática na Faculdade de Engenharia da Universidade Eduardo Mondlane em Moçambique. Por este processo ser novo no contexto de ensino de Engenharia em Moçambique foram os desafios encontrados por parte dos docentes e estudantes relativos a implementação, coordenação e adequação do currículo a metodologia do PBL, fazendo com que o processo de implementação fosse gradual. Assim no primeiro semestre de 2014 foi implementado um processo PBL piloto envolvendo as disciplinas de Programação Orientada à Objetos 1 e Base de Dados 1, que foram disciplinas escolhidas pelo facto de seus currículos terem matérias comuns, todos desafios e comentários dados pelos estudantes foram levados em conta no desenho do segundo processo PBL para o segundo semestre de 2014 que envolveu as disciplinas de Programação Orientada à Objetos 2, Base de Dados 2 e Sistemas de Multimídia fazendo com que houvesse mais informação para o terceiro processo envolvendo as disciplinas de Engenharia de Software 1 e Programação em Web. A avaliação do processo por parte dos estudantes, veio através de inquiridos onde os estudantes fizeram chegar as suas preocupações e ideias a respeito do PBL e dos moldes em que este estava a ser implementado no currículo. O processo de implementação do PBL pode ser considerado uma experiência bem sucedida e com futuro promissor e que de certeza vai ajudar a inovar os processos de ensino de engenharia em Moçambique.

Redes de Petri e VHDL na prototipagem rápida de sistemas digitais

O objectivo principal deste artigo é exemplificar a utilização de uma metodologia de especificação de sistemas digitais, baseada em Redes de Petri orientadas por objectos, para obter de uma forma rápida e simplificada um protótipo em VHDL do sistema pretendido. É considerado como exemplo um sistema digital, para o qual se efectua a especificação no modelo RdP-shobi e a partir da qual se pode gerar automaticamente código VHDL. Este exemplo permite demonstrar acerca da capacidade desta metodologia no projecto de sistemas digitais, suportado por princípios de orientação por objectos e por uma ferramenta de EDA concebida para o efeito.

Projecto de hardware digital orientado por objectos

Os limites entre os domínios do software e do hardware são cada vez mais ténues, pelo que técnicas inicialmente experimentadas no software têm vindo a ser gradualmente aplicadas no hardware. Este artigo pretende descrever o estado actual da utilização da tecnologia de programação orientada por objectos no projecto de hardware digital. São analisadas as vantagens e implicações quando se introduzem conceitos ligados à tecnologia orientada por objectos em projectos de hardware e é apresentado um exemplo utilizando uma das extensões orientadas por objectos da linguagem VHDL.

An evolutionary approach to the use of Petri net based models: from parallel controllers to HW/SW co-design

"A workshop within the 19th International Conference on Applications and Theory of Petri Nets - ICATPN’1998"

Sistemas de Tipos para Verificación de Programas Concurrentes. Type Systems for Concurrent Programs Verification.

La programación concurrente es una tarea difícil aún para los más experimentados programadores. Las investigaciones en concurrencia han dado como resultado una gran cantidad de mecanismos y herramientas para resolver problemas de condiciones de carrera de datos y deadlocks, problemas que surgen por el mal uso de los mecanismos de sincronización. La verificación de propiedades interesantes de programas concurrentes presenta dificultades extras a los programas secuenciales debido al no-determinismo de su ejecución, lo cual resulta en una explosión en el número de posibles estados de programa, haciendo casi imposible un tratamiento manual o aún con la ayuda de computadoras. Algunos enfoques se basan en la creación de lenguajes de programación con construcciones con un alto nivel de abstración para expresar concurrencia y sincronización. Otros enfoques tratan de desarrollar técnicas y métodos de razonamiento para demostrar propiedades, algunos usan demostradores de teoremas generales, model-checking o algortimos específicos sobre un determinado sistema de tipos. Los enfoques basados en análisis estático liviano utilizan técnicas como interpretación abstracta para detectar ciertos tipos de errores, de una manera conservativa. Estas técnicas generalmente escalan lo suficiente para aplicarse en grandes proyectos de software pero los tipos de errores que pueden detectar es limitada. Algunas propiedades interesantes están relacionadas a condiciones de carrera y deadlocks, mientras que otros están interesados en problemas relacionados con la seguridad de los sistemas, como confidencialidad e integridad de datos. Los principales objetivos de esta propuesta es identificar algunas propiedades de interés a verificar en sistemas concurrentes y desarrollar técnicas y herramientas para realizar la verificación en forma automática. Para lograr estos objetivos, se pondrá énfasis en el estudio y desarrollo de sistemas de tipos como tipos dependientes, sistema de tipos y efectos, y tipos de efectos sensibles al flujo de datos y control. Estos sistemas de tipos se aplicarán a algunos modelos de programación concurrente como por ejemplo, en Simple Concurrent Object-Oriented Programming (SCOOP) y Java. Además se abordarán propiedades de seguridad usando sistemas de tipos específicos. Concurrent programming has remained a dificult task even for very experienced programmers. Concurrency research has provided a rich set of tools and mechanisms for dealing with data races and deadlocks that arise of incorrect use of synchronization. Verification of most interesting properties of concurrent programs is a very dificult task due to intrinsic non-deterministic nature of concurrency, resulting in a state explosion which make it almost imposible to be manually treat and it is a serious challenge to do that even with help of computers. Some approaches attempts create programming languages with higher levels of abstraction for expressing concurrency and synchronization. Other approaches try to develop reasoning methods to prove properties, either using general theorem provers, model-checking or specific algorithms on some type systems. The light-weight static analysis approach apply techniques like abstract interpretation to find certain kind of bugs in a conservative way. This techniques scale well to be applied in large software projects but the kind of bugs they may find are limited. Some interesting properties are related to data races and deadlocks, while others are interested in some security problems like confidentiality and integrity of data. The main goals of this proposal is to identify some interesting properties to verify in concurrent systems and develop techniques and tools to do full automatic verification. The main approach will be the application of type systems, as dependent types, type and effect systems, and flow-efect types. Those type systems will be applied to some models for concurrent programming as Simple Concurrent Object-Oriented Programming (SCOOP) and Java. Other goals include the analysis of security properties also using specific type systems.

Komponentenorientierte Modellierung elektrischer Systeme in der Mechatronik

Object-oriented simulation, mechatronic systems, non-iterative algorithm, electric components, piezo-actuator, symbolic computation, Maple, Sparse-Tableau, Library of components

Bayesian Networks for Probabilistic Inference and Decision Analysis in Forensic Science

Continuing developments in science and technology mean that the amounts of information forensic scientists are able to provide for criminal investigations is ever increasing. The commensurate increase in complexity creates difficulties for scientists and lawyers with regard to evaluation and interpretation, notably with respect to issues of inference and decision. Probability theory, implemented through graphical methods, and specifically Bayesian networks, provides powerful methods to deal with this complexity. Extensions of these methods to elements of decision theory provide further support and assistance to the judicial system. Bayesian Networks for Probabilistic Inference and Decision Analysis in Forensic Science provides a unique and comprehensive introduction to the use of Bayesian decision networks for the evaluation and interpretation of scientific findings in forensic science, and for the support of decision-makers in their scientific and legal tasks. Includes self-contained introductions to probability and decision theory. Develops the characteristics of Bayesian networks, object-oriented Bayesian networks and their extension to decision models. Features implementation of the methodology with reference to commercial and academically available software. Presents standard networks and their extensions that can be easily implemented and that can assist in the reader's own analysis of real cases. Provides a technique for structuring problems and organizing data based on methods and principles of scientific reasoning. Contains a method for the construction of coherent and defensible arguments for the analysis and evaluation of scientific findings and for decisions based on them. Is written in a lucid style, suitable for forensic scientists and lawyers with minimal mathematical background. Includes a foreword by Ian Evett. The clear and accessible style of this second edition makes this book ideal for all forensic scientists, applied statisticians and graduate students wishing to evaluate forensic findings from the perspective of probability and decision analysis. It will also appeal to lawyers and other scientists and professionals interested in the evaluation and interpretation of forensic findings, including decision making based on scientific information.