APSEE-Tail : um modelo de apoio à adaptação de processos de software

O crescimento experimentado pela indústria do software nas últimas décadas, trouxe consigo o aumento das exigências do mercado. É exigido das organizações de software, que os sistemas sejam construídos de acordo com prazo e custos determinados, obedecendo-se certos padrões de qualidade. Para atender tais exigências e assim obter o diferencial competitivo, tornou-se necessário investir no processo de desenvolvimento de software, dada a relação cada vez mais evidente entre a qualidade do produto de software e a eficiência e eficácia do processo de desenvolvimento adotado. Uma estratégia na busca pela maturidade em termos de processos é a definição e adoção de um processo único a ser seguido em todos os projetos de uma organização, denominado processo padrão. Levando-se em consideração a singularidade de cada novo projeto de software, é natural presumir que o processo padrão tenha de ser adaptado para as necessidades específicas de cada situação, de forma a ser aceito, ter seu uso maximizado e garantir a qualidade do software a ser produzido. Este trabalho apresenta, assim, o APSEE-Tail, um modelo para apoiar o engenheiro de processos na tarefa de adaptar o processo padrão de uma organização de software para as particularidades de cada um de seus projetos, possibilitando maior efetividade e eficiência no uso do mesmo. Sua abordagem de adaptação é livre, orientada à atividades e baseada no raciocínio, através da combinação das técnicas de interpretação de regras e CBR (Case Based Reasoning), sobre o conhecimento necessário. Tal conhecimento, neste trabalho, é agrupado em três categorias: diretrizes de adaptação do processo padrão, tipos de característica usados para definir os projetos de software e informações sobre adaptações realizadas anteriormente. Os diferentes componentes envolvidos na definição do APSEE-Tail foram especificados algebricamente, o que constituiu uma base semântica de alto nível de abstração e possibilitou a construção de um protótipo, implementado no ADS (Ambiente de Desenvolvimento de Software) Prosoft-Java e fracamente acoplado ao APSEE, um ambiente de engenharia de software centrado no processo também prototipado no Prosoft-Java, tornando-se assim parte do meta-processo adotado pelo mesmo. O texto apresenta ainda alguma fundamentação teórica sobre a área de Adaptação de Processos de Software, considerações sobre as abordagens pesquisadas, enfatizando as que mais influenciaram o APSEE-Tail, e um exemplo de aplicação do protótipo construído. Por fim, são apresentadas as contribuições e limitações da proposta, na visão do autor, bem como os trabalhos futuros vislumbrados.

Raciocínio baseado em casos aplicado a diversos domínios de problema

A procura por uma forma de, fácil e rapidamente, retirar conhecimento de um especialista e transmiti-lo a outros profissionais tem levado ao desenvolvimento de diversas pesquisas que unem metodologias de raciocínio com o atendimento a problemas. Os ambientes corporativos demonstram sua eficiência baseados na maneira como desenvolvem suas tarefas. Cada vez mais, buscam alternativas que os ajudem a responder por atividades e problemas ocorridos, as quais podem significar um processo de manutenção que pode decidir o nível de eficiência e competência da organização. Estas alternativas compreendem ferramentas ou profissionais, os quais transformaram-se em especialistas por adquirirem conhecimento e capacidade em prover soluções a problemas. As características de um problema podem ser alteradas sob alguns aspectos mas, mesmo em domínios mais complexos como a gerência de redes de computadores ou a medicina, algo que foi aprendido sempre tem utilidade em novas situações. Este é o tipo de conhecimento e raciocínio próprios de um especialista, ou seja, o uso de suas experiências. Raciocínio Baseado em Casos (case-based reasoning) é uma metodologia de inteligência artificial que apresenta a forma de raciocínio semelhante à de um especialista, onde o raciocínio é obtido por um processo de recordar um exemplo concreto. Porém, as pesquisas que a utilizam, geralmente, desenvolvem trabalhos para um específico tipo de domínio de problema, o que resulta em alterações de programação, caso estes desejem ser adaptados para outros domínios. Este procedimento, muitas vezes, é tido como difícil e trabalhoso Baseando-se neste contexto, o presente trabalho apresenta um mecanismo que fornece inclusões de conhecimento de especialistas, independente do tipo de domínio de problema, e raciocínio sobre este conhecimento, de forma a auxiliar usuários com problemas referentes ao domínio cadastrado. Para tanto, a implementação baseou-se na união de sistemas de registros de problemas (trouble ticket systems) com raciocínio baseado em casos, propondo uma forma auxiliar no conhecimento e busca de soluções em domínios de problema. O estudo, além de fazer uso das metodologias citadas acima, usa o domínio de gerenciamento de segurança em redes de computadores para exercitar suas funções, provar sua utilidade e dificuldades. Assim, um estudo mais detalhado sobre os problemas que cercam o domínio de segurança em redes TCP/IP foi desenvolvido.

A utilização de raciocínio baseado em casos para a análise de crédito e cobrança

Data Warehouse (DW) é um processo que aglutina dados de fontes heterogêneas, incluindo dados históricos e dados externos para atender à necessidade de consultas estruturadas e ad-hoc, relatórios analíticos e de suporte de decisão. Já um Case-Based Reasoning (CBR) é uma técnica de Inteligência Artificial (AI – Artificial Intelligence) para a representação de conhecimento e inferência, que propõe a solução de novos problemas adaptando soluções que foram usadas para resolver problemas anteriores. A descrição de um problema existente, ou um caso é utilizado para sugerir um meio de resolver um novo problema, avisar o usuário de possíveis falhas que ocorreram anteriormente e interpretar a situação atual. Esta dissertação tem por objetivo apresentar um estudo do uso de um DW combinado com um CBR para a verificação de “risco” de inadimplência no setor de telecomunicações. Setor este que devido as grandes mudanças que ocorreram no mercado, que passam desde a privatização do setor e a entrada de novas operadoras fixas e celulares, criando um ambiente de concorrência, anteriormente inexistente, possibilitando assim ao cliente trocar de operadora ou até mesmo deixar a telefonia fixa e ficar somente com a celular, e vai até ao fato da estabilização econômica e as novas práticas de mercado, que determinou a baixa das multas, tornando assim compensador aos clientes deixar as faturas vencidas a perder juros de aplicações ou pagar juros bancários para quitar a sua dívida, visto que a empresa telefônica só pode aplicar as sanções com o prazo de 30 dias. Este trabalho mostra o desenvolvimento de um CBR para aplicação na área de Crédito e Cobrança, onde são detalhados os vários passos, a utilização do mesmo junto ao um DW, o que proporciona a comparação com desenvolvimento de outros sistemas similares e as diferenças (vantagens e desvantagens) que isso traz ao mesmo.

Analog Modeling of Human Cognitive Functions with Tripartite Synapses

Searching for an understanding of how the brain supports conscious processes, cognitive scientists have proposed two main classes of theory: Global Workspace and Information Integration theories. These theories seem to be complementary, but both still lack grounding in terms of brain mechanisms responsible for the production of coherent and unitary conscious states. Here we propose following James Robertson's "Astrocentric Hypothesis" - that conscious processing is based on analog computing in astrocytes. The "hardware" for these computations is calcium waves mediated by adenosine triphosphate signaling. Besides presenting our version of this hypothesis, we also review recent findings on astrocyte morphology that lend support to their functioning as Local Hubs (composed of protoplasmic astrocytes) that integrate synaptic activity, and as a Master Hub (composed, in the human brain, by a combination of interlaminar, fibrous, polarized and varicose projection astrocytes) that integrates whole-brain activity.

Urban Traffic Control and Monitoring - An Approach for the Brazilian Intelligent Cities Project

This paper describes an urban traffic control system which aims at contributing to a more efficient traffic management system in the cities of Brazil. It uses fuzzy sets, case-based reasoning, and genetic algorithms to handle dynamic and unpredictable traffic scenarios, as well as uncertain, incomplete, and inconsistent information. The system is composed by one supervisor and several controller agents, which cooperate with each other to improve the system's results through Artificial Intelligence Techniques.

Uma abordagem nebulosa de raciocínio baseado em casos para recomendação de sistemas marítimos de produção de petróleo

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

USO DO DUBLIN CORE NA DESCRIÇÃO DE OBRAS RARAS NA WEB: A COLEÇÃO DA BIBLIOTECA BRASILIANA DIGITAL

Acessível ao público desde junho de 2009, a Biblioteca Brasiliana Digital, da Universidade de São Paulo tem por objetivo facultar para a pesquisa, a maior Brasiliana custodiada por uma universidade. Sua intenção é disponibilizar virtualmente parte do acervo da Universidade oferecendo-se como um instrumento útil e funcional para a pesquisa e o estudo dos temas e cultura brasileiros, além de oferecer um modelo tecnológico de gestão que possa ser difundido a outras coleções, acervos e instituições. Este trabalho apresenta os resultado da implantação de um esquema de metadados baseado no formato Dublin Core, para a descrição de obras raras e especiais na web. Especificamente, apresenta os procedimentos e processos de descrição de conteúdos das diversas tipologias documentais (livros, periódicos, gravuras etc.) e formatos digitais (pdf, jpeg entre outros). Palavras-Chave: Bibliotecas digitais; Metadados; Dublin Core.

Knowledge representation through graphs

Due to the increasing amount of data, knowledge aggregation, representation and reasoning are highly important for companies. In this paper, knowledge aggregation is presented as the first step. In the sequel, successful knowledge representation, for instance through graphs, enables knowledge-based reasoning. There exist various forms of knowledge representation through graphs; some of which allow to handle uncertainty and imprecision by invoking the technology of fuzzy sets. The paper provides an overview of different types of graphs stressing their relationships and their essential features.

Synchronous and Time-Lagged Effects between Occupational Self-Efficacy and Objective and Subjective Career Success: Findings from a Four-Wave and 9-Year Longitudinal Study

We integrated research on the dimensionality of career success into social-cognitive career theory and explored the positive feedback loop between occupational self-efficacy and objective and subjective career success over time (self-efficacy → objective success → subjective success → self-efficacy). Furthermore, we theoretically accounted for synchronous and time-lagged effects, as well as indirect reciprocity between the variables. We tested the proposed model by means of longitudinal structural equation modeling in a 9-year four-wave panel design, by applying a model comparison approach and indirect effect analyses (N = 608 professionals). The findings supported the proposed positive feedback loop between occupational self-efficacy and career success. Supporting our time-based reasoning, the findings showed that unfolding effects between occupational self-efficacy and objective career success take more time (i.e., time-lagged or over time) than unfolding effects between objective and subjective career success, as well as between subjective career success and occupational self-efficacy (i.e., synchronous or concurrently). Indirect effects of past on future occupational self-efficacy via objective and subjective career success were significant, providing support for an indirect reciprocity model. Results are discussed with respect to extensions of social-cognitive career theory and occupational self-efficacy development over time.

An overview of the ciao system

Ciao is a logic-based, multi-paradigm programming system. One of its most distinguishing features is that it supports a large number of semantic and syntactic language features which can be selectively activated or deactivated for each program module. As a result, a module can be written in, for example, ISO-Prolog plus constraints and higher order, while another can be a puré logic module with a different control rule such as iterative deepening and/or tabling, and perhaps using constructive negation. A powerful and modular extensión mechanism allows user-level design and implementation of such features and sub-languages. Another distinguishing feature of Ciao is its powerful assertion language, which allows expressing many kinds of program properties (ranging from, e.g., moded types to resource consumption), as well as tests and documentation. The compiler is capable of statically ñnding violations of these properties or verifying that programs comply with them, and issuing certiñcates of this compliance. The compiler also performs many types of optimizations, including automatic parallelization. It offers very competitive performance, while retaining the flexibility and interactive development of a dynamic language. We will present a hands-on overview of the system, through small examples which emphasize the novel aspects and the motivations which lie behind Ciao's design and implementation.

Indicators and Estimators in P-Adaptive Boundary Elements

The paper presents the possibility of implementing a p-adaptive process with the B.E.M. Although the exemples show that good results can be obtained with a limited amount of storage and with the simple ideas explained above, more research is needed in order to improve the two main problems of the method, i.e.: the criteria of where to refine and until what degree. Mathematically based reasoning is still lacking and will be useful to simplify the decission making. Nevertheless the method seems promising and, we hope, opens a path for a series of research lines of maximum interest. Although the paper has dealt only with plane potential problem the extension to plane elasticity as well as to 3-D potential problem is straight-forward.

Multiple proportion case-basing driven CBRE and its application in the evaluation of possible failure of firms

Case-based reasoning (CBR) is a unique tool for the evaluation of possible failure of firms (EOPFOF) for its eases of interpretation and implementation. Ensemble computing, a variation of group decision in society, provides a potential means of improving predictive performance of CBR-based EOPFOF. This research aims to integrate bagging and proportion case-basing with CBR to generate a method of proportion bagging CBR for EOPFOF. Diverse multiple case bases are first produced by multiple case-basing, in which a volume parameter is introduced to control the size of each case base. Then, the classic case retrieval algorithm is implemented to generate diverse member CBR predictors. Majority voting, the most frequently used mechanism in ensemble computing, is finally used to aggregate outputs of member CBR predictors in order to produce final prediction of the CBR ensemble. In an empirical experiment, we statistically validated the results of the CBR ensemble from multiple case bases by comparing them with those of multivariate discriminant analysis, logistic regression, classic CBR, the best member CBR predictor and bagging CBR ensemble. The results from Chinese EOPFOF prior to 3 years indicate that the new CBR ensemble, which significantly improved CBRs predictive ability, outperformed all the comparative methods.

Contribution towards intelligent service management in wearable and ubiquitous devices

Hoy en día asistimos a un creciente interés por parte de la sociedad hacia el cuidado de la salud. Esta afirmación viene apoyada por dos realidades. Por una parte, el aumento de las prácticas saludables (actividad deportiva, cuidado de la alimentación, etc.). De igual manera, el auge de los dispositivos inteligentes (relojes, móviles o pulseras) capaces de medir distintos parámetros físicos como el pulso cardíaco, el ritmo respiratorio, la distancia recorrida, las calorías consumidas, etc. Combinando ambos factores (interés por el estado de salud y disponibilidad comercial de dispositivos inteligentes) están surgiendo multitud de aplicaciones capaces no solo de controlar el estado actual de salud, también de recomendar al usuario cambios de hábitos que lleven hacia una mejora en su condición física. En este contexto, los llamados dispositivos llevables (weareables) unidos al paradigma de Internet de las cosas (IoT, del inglés Internet of Things) permiten la aparición de nuevos nichos de mercado para aplicaciones que no solo se centran en la mejora de la condición física, ya que van más allá proponiendo soluciones para el cuidado de pacientes enfermos, la vigilancia de niños o ancianos, la defensa y la seguridad, la monitorización de agentes de riesgo (como bomberos o policías) y un largo etcétera de aplicaciones por llegar. El paradigma de IoT se puede desarrollar basándose en las existentes redes de sensores inalámbricos (WSN, del inglés Wireless Sensor Network). La conexión de los ya mencionados dispositivos llevables a estas redes puede facilitar la transición de nuevos usuarios hacia aplicaciones IoT. Pero uno de los problemas intrínsecos a estas redes es su heterogeneidad. En efecto, existen multitud de sistemas operativos, protocolos de comunicación, plataformas de desarrollo, soluciones propietarias, etc. El principal objetivo de esta tesis es realizar aportaciones significativas para solucionar no solo el problema de la heterogeneidad, sino también de dotar de mecanismos de seguridad suficientes para salvaguardad la integridad de los datos intercambiados en este tipo de aplicaciones. Algo de suma importancia ya que los datos médicos y biométricos de los usuarios están protegidos por leyes nacionales y comunitarias. Para lograr dichos objetivos, se comenzó con la realización de un completo estudio del estado del arte en tecnologías relacionadas con el marco de investigación (plataformas y estándares para WSNs e IoT, plataformas de implementación distribuidas, dispositivos llevables y sistemas operativos y lenguajes de programación). Este estudio sirvió para tomar decisiones de diseño fundamentadas en las tres contribuciones principales de esta tesis: un bus de servicios para dispositivos llevables (WDSB, Wearable Device Service Bus) basado en tecnologías ya existentes tales como ESB, WWBAN, WSN e IoT); un protocolo de comunicaciones inter-dominio para dispositivos llevables (WIDP, Wearable Inter-Domain communication Protocol) que integra en una misma solución protocolos capaces de ser implementados en dispositivos de bajas capacidades (como lo son los dispositivos llevables y los que forman parte de WSNs); y finalmente, la tercera contribución relevante es una propuesta de seguridad para WSN basada en la aplicación de dominios de confianza. Aunque las contribuciones aquí recogidas son de aplicación genérica, para su validación se utilizó un escenario concreto de aplicación: una solución para control de parámetros físicos en entornos deportivos, desarrollada dentro del proyecto europeo de investigación “LifeWear”. En este escenario se desplegaron todos los elementos necesarios para validar las contribuciones principales de esta tesis y, además, se realizó una aplicación para dispositivos móviles por parte de uno de los socios del proyecto (lo que contribuyó con una validación externa de la solución). En este escenario se usaron dispositivos llevables tales como un reloj inteligente, un teléfono móvil con sistema operativo Android y un medidor del ritmo cardíaco inalámbrico capaz de obtener distintos parámetros fisiológicos del deportista. Sobre este escenario se realizaron diversas pruebas de validación mediante las cuales se obtuvieron resultados satisfactorios. ABSTRACT Nowadays, society is shifting towards a growing interest and concern on health care. This phenomenon can be acknowledged by two facts: first, the increasing number of people practising some kind of healthy activity (sports, balanced diet, etc.). Secondly, the growing number of commercial wearable smart devices (smartwatches or bands) able to measure physiological parameters such as heart rate, breathing rate, distance or consumed calories. A large number of applications combining both facts are appearing. These applications are not only able to monitor the health status of the user, but also to provide recommendations about routines in order to improve the mentioned health status. In this context, wearable devices merged with the Internet of Things (IoT) paradigm enable the proliferation of new market segments for these health wearablebased applications. Furthermore, these applications can provide solutions for the elderly or baby care, in-hospital or in-home patient monitoring, security and defence fields or an unforeseen number of future applications. The introduced IoT paradigm can be developed with the usage of existing Wireless Sensor Networks (WSNs) by connecting the novel wearable devices to them. In this way, the migration of new users and actors to the IoT environment will be eased. However, a major issue appears in this environment: heterogeneity. In fact, there is a large number of operating systems, hardware platforms, communication and application protocols or programming languages, each of them with unique features. The main objective of this thesis is defining and implementing a solution for the intelligent service management in wearable and ubiquitous devices so as to solve the heterogeneity issues that are presented when dealing with interoperability and interconnectivity of devices and software of different nature. Additionally, a security schema based on trust domains is proposed as a solution to the privacy problems arising when private data (e.g., biomedical parameters or user identification) is broadcasted in a wireless network. The proposal has been made after a comprehensive state-of-the-art analysis, and includes the design of a Wearable Device Service Bus (WDSB) including the technologies collected in the requirement analysis (ESB, WWBAN, WSN and IoT). Applications are able to access the WSN services regardless of the platform and operating system where they are running. Besides, this proposal also includes the design of a Wearable Inter-Domain communication Protocols set (WIDP) which integrates lightweight protocols suitable to be used in low-capacities devices (REST, JSON, AMQP, CoAP, etc...). Furthermore, a security solution for service management based on a trustworthy domains model to deploy security services in WSNs has been designed. Although the proposal is a generic framework for applications based on services provided by wearable devices, an application scenario for testing purposes has been included. In this validation scenario it has been presented an autonomous physical condition performance system, based on a WSN, bringing the possibility to include several elements in an IoT scenario: a smartwatch, a physiological monitoring device and a smartphone. In summary, the general objective of this thesis is solving the heterogeneity and security challenges arising when developing applications for WSNs and wearable devices. As it has been presented in the thesis, the solution proposed has been successfully validated in a real scenario and the obtained results were satisfactory.

Application of Agent Technology for Fault Diagnosis of Telecommunication Networks

La presente tesis doctoral contribuye al problema del diagnóstico autonómico de fallos en redes de telecomunicación. En las redes de telecomunicación actuales, las operadoras realizan tareas de diagnóstico de forma manual. Dichas operaciones deben ser llevadas a cabo por ingenieros altamente cualificados que cada vez tienen más dificultades a la hora de gestionar debidamente el crecimiento exponencial de la red tanto en tamaño, complejidad y heterogeneidad. Además, el advenimiento del Internet del Futuro hace que la demanda de sistemas que simplifiquen y automaticen la gestión de las redes de telecomunicación se haya incrementado en los últimos años. Para extraer el conocimiento necesario para desarrollar las soluciones propuestas y facilitar su adopción por los operadores de red, se propone una metodología de pruebas de aceptación para sistemas multi-agente enfocada en simplificar la comunicación entre los diferentes grupos de trabajo involucrados en todo proyecto de desarrollo software: clientes y desarrolladores. Para contribuir a la solución del problema del diagnóstico autonómico de fallos, se propone una arquitectura de agente capaz de diagnosticar fallos en redes de telecomunicación de manera autónoma. Dicha arquitectura extiende el modelo de agente Belief-Desire- Intention (BDI) con diferentes modelos de diagnóstico que gestionan las diferentes sub-tareas del proceso. La arquitectura propuesta combina diferentes técnicas de razonamiento para alcanzar su propósito gracias a un modelo estructural de la red, que usa razonamiento basado en ontologías, y un modelo causal de fallos, que usa razonamiento Bayesiano para gestionar debidamente la incertidumbre del proceso de diagnóstico. Para asegurar la adecuación de la arquitectura propuesta en situaciones de gran complejidad y heterogeneidad, se propone un marco de argumentación que permite diagnosticar a agentes que estén ejecutando en dominios federados. Para la aplicación de este marco en un sistema multi-agente, se propone un protocolo de coordinación en el que los agentes dialogan hasta alcanzar una conclusión para un caso de diagnóstico concreto. Como trabajos futuros, se consideran la extensión de la arquitectura para abordar otros problemas de gestión como el auto-descubrimiento o la auto-optimización, el uso de técnicas de reputación dentro del marco de argumentación para mejorar la extensibilidad del sistema de diagnóstico en entornos federados y la aplicación de las arquitecturas propuestas en las arquitecturas de red emergentes, como SDN, que ofrecen mayor capacidad de interacción con la red. ABSTRACT This PhD thesis contributes to the problem of autonomic fault diagnosis of telecommunication networks. Nowadays, in telecommunication networks, operators perform manual diagnosis tasks. Those operations must be carried out by high skilled network engineers which have increasing difficulties to properly manage the growing of those networks, both in size, complexity and heterogeneity. Moreover, the advent of the Future Internet makes the demand of solutions which simplifies and automates the telecommunication network management has been increased in recent years. To collect the domain knowledge required to developed the proposed solutions and to simplify its adoption by the operators, an agile testing methodology is defined for multiagent systems. This methodology is focused on the communication gap between the different work groups involved in any software development project, stakeholders and developers. To contribute to overcoming the problem of autonomic fault diagnosis, an agent architecture for fault diagnosis of telecommunication networks is defined. That architecture extends the Belief-Desire-Intention (BDI) agent model with different diagnostic models which handle the different subtasks of the process. The proposed architecture combines different reasoning techniques to achieve its objective using a structural model of the network, which uses ontology-based reasoning, and a causal model, which uses Bayesian reasoning to properly handle the uncertainty of the diagnosis process. To ensure the suitability of the proposed architecture in complex and heterogeneous environments, an argumentation framework is defined. This framework allows agents to perform fault diagnosis in federated domains. To apply this framework in a multi-agent system, a coordination protocol is defined. This protocol is used by agents to dialogue until a reliable conclusion for a specific diagnosis case is reached. Future work comprises the further extension of the agent architecture to approach other managements problems, such as self-discovery or self-optimisation; the application of reputation techniques in the argumentation framework to improve the extensibility of the diagnostic system in federated domains; and the application of the proposed agent architecture in emergent networking architectures, such as SDN, which offers new capabilities of control for the network.