Improving the Performance of Database-Centric Applications Through Program Analysis

Thesis (Ph.D, Computing) -- Queen's University, 2016-09-30 09:55:51.506

Progettazione e realizzazione di un database mediante software open source per l'analisi della mobilità e dell'accessibilità di Bologna

L'elaborato tratta la progettazione e la costruzione di un database, mediante l'utilizzo di un Database Management System (DBMS), correlato a una interfaccia GIS, con l'obiettivo di ottenere una panoramica del sistema della mobilità del Comune di Bologna. I software che si utilizzano sono QGIS e PostgreSQL, entrambi open source. Si descrive nel dettaglio la fase di raccolta e selezione dei file da inserire nel database, riguardanti la mobilità, i trasporti e le infrastrutture viarie, la maggior parte dei quali provenienti dagli uffici del Comune di Bologna. In seguito si mostra la fase di realizzazione del database e si effettuano interrogazioni sui dati inseriti, per ottenere nuove informazioni che descrivono la mobilità e l'accessibilità urbana. L'analisi della tesi si focalizza verso la valutazione dell'accessibilità alle modalità sostenibili, quali trasporto pubblico e modalità non motorizzate (mobilità ciclistica e pedonale). In questo modo si crea uno strumento per individuare punti di forza e criticità del sistema della mobilità.

Providing Integrity and Authenticity in DICOM Images: A Novel Approach

The increasing adoption of information systems in healthcare has led to a scenario where patient information security is more and more being regarded as a critical issue. Allowing patient information to be in jeopardy may lead to irreparable damage, physically, morally, and socially to the patient, potentially shaking the credibility of the healthcare institution. Medical images play a crucial role in such context, given their importance in diagnosis, treatment, and research. Therefore, it is vital to take measures in order to prevent tampering and determine their provenance. This demands adoption of security mechanisms to assure information integrity and authenticity. There are a number of works done in this field, based on two major approaches: use of metadata and use of watermarking. However, there still are limitations for both approaches that must be properly addressed. This paper presents a new method using cryptographic means to improve trustworthiness of medical images, providing a stronger link between the image and the information on its integrity and authenticity, without compromising image quality to the end user. Use of Digital Imaging and Communications in Medicine structures is also an advantage for ease of development and deployment.

Generation and Analysis of Interaction Energy Maps of p-Substituted Benzoic Acid [(5-Nitro-thiophen-2-yl)-methylene]-Hydrazides Active against MRSA

In this preliminary study eighteen p-substituted benzoic acid [(5-nitro-thiophen-2-yl)-methylene]-hydrazides with antimicrobial activity were evaluated against multidrug-resistant Staphylococcus aureus, correlating the three-dimensional characteristics of the ligands with their respective bioactivities. The computer programs Sybyl and CORINA were used, respectively, for the design and three-dimensional conversion of the ligands. Molecular interaction fields were calculated using GRID program. Calculations using Volsurf resulted in a statistically consistent model with 48 structural descriptors showing that hydrophobicity is a fundamental property in the analyzed biological response.

Combining GIS and Expert Opinion to Model Landscapes for a Smallholder Forest Extension Program in Leyte, the Philippines

A Geographic Information System (GIS) was used to model datasets of Leyte Island, the Philippines, to identify land which was suitable for a forest extension program on the island. The datasets were modelled to provide maps of the distance of land from cities and towns, land which was a suitable elevation and slope for smallholder forestry and land of various soil types. An expert group was used to assign numeric site suitabilities to the soil types and maps of site suitability were used to assist the selection of municipalities for the provision of extension assistance to smallholders. Modelling of the datasets was facilitated by recent developments of the ArcGIS® suite of computer programs and derivation of elevation and slope was assisted by the availability of digital elevation models (DEM) produced by the Shuttle Radar Topography (SRTM) mission. The usefulness of GIS software as a decision support tool for small-scale forestry extension programs is discussed.

An introduction to efficiency and productivity analysis

The second edition of An Introduction to Efficiency and Productivity Analysis is designed to be a general introduction for those who wish to study efficiency and productivity analysis. The book provides an accessible, well-written introduction to the four principal methods involved: econometric estimation of average response models; index numbers, data envelopment analysis (DEA); and stochastic frontier analysis (SFA). For each method, a detailed introduction to the basic concepts is presented, numerical examples are provided, and some of the more important extensions to the basic methods are discussed. Of special interest is the systematic use of detailed empirical applications using real-world data throughout the book. In recent years, there have been a number of excellent advance-level books published on performance measurement. This book, however, is the first systematic survey of performance measurement with the express purpose of introducing the field to a wide audience of students, researchers, and practitioners. Indeed, the 2nd Edition maintains its uniqueness: (1) It is a well-written introduction to the field. (2) It outlines, discusses and compares the four principal methods for efficiency and productivity analysis in a well-motivated presentation. (3) It provides detailed advice on computer programs that can be used to implement these performance measurement methods. The book contains computer instructions and output listings for the SHAZAM, LIMDEP, TFPIP, DEAP and FRONTIER computer programs. More extensive listings of data and computer instruction files are available on the book's website: (www.uq.edu.au/economics/cepa/crob2005).

An electromagnetic-field method modeling of a radial line planar antenna with coupling probes

This communications describes an electromagnetic model of a radial line planar antenna consisting of a radial guide with one central probe and many peripheral probes arranged in concentric circles feeding an array of antenna elements such as patches or wire curls. The model takes into account interactions between the coupling probes while assuming isolation of radiating elements. Based on this model, computer programs are developed to determine equivalent circuit parameters of the feed network and the radiation pattern of the radial line planar antenna. Comparisons are made between the present model and the two-probe model developed earlier by other researchers.

Testes de ajuste a distribuições estatísticas e métodos para estimação dos parâmetros em análises de fiabilidade

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

SGBD de alta escalabilidade com suporte a dados georreferenciados

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Sistema de gestão de transporte de envios parcelares

No ambiente empresarial actual, cada vez mais competitivo e exigente, é um factor fundamental para o sucesso das empresas a sua capacidade de atingir e melhorar os níveis de satisfação exigidos pelos clientes. Para identificar as melhorias a implementar, as empresas devem ser capazes de monitorizar e controlar todas as suas actividades e processos. O acompanhamento realizado às actividades delegadas a empresas externas, como por exemplo o transporte de mercadorias, é dificultado quando os prestadores destes serviços não possuem ferramentas de apoio que disponibilizem informação necessária para o efeito. A necessidade de colmatar esta dificuldade na recolha da informação durante a distribuição de uma encomenda na empresa Caetano Parts, uma empresa de revenda de peças de substituição automóvel, levou ao desenvolvimento de uma ferramenta que permite fazer o seguimento de uma encomenda em todas as suas fases, permitindo ao responsável pelas operações acompanhar o estado da encomenda desde o instante em que a encomenda é colocada, passando pelo seu processamento dentro das instalações, até à sua entrega ao cliente. O sistema desenvolvido é composto por dois componentes, o front-end e o back-end. O front-end é composto por uma aplicação web, e por uma aplicação Android para dispositivos móveis. A aplicação web disponibiliza a gestão da base de dados, o acompanhamento do estado da encomenda e a análise das operações. A aplicação Android é disponibilizada às empresas responsáveis pelo transporte das encomendas e possibilita a actualização online da informação acerca do processo de entrega. O back-end é composto pela unidade de armazenamento e processamento da informação e encontra-se alojado num servidor com ligação à internet, disponibilizando uma interface com o serviço móvel do tipo serviço web. A concepção, desenvolvimento e descrição das funcionalidades desta ferramenta são abordadas ao longo do trabalho. Os testes realizados ao longo do desenvolvimento validaram o correcto funcionamento da ferramenta, estando pronta para a realização de um teste piloto.

SAKWeb – Spatial autocorrelation and kriging web, a W3 geocomputation perspective

A thesis submitted in partial satisfaction of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Information Systems

Armazéns de dados em bases de dados NoSQL

Na atualidade, existe uma quantidade de dados criados diariamente que ultrapassam em muito as mais otimistas espectativas estabelecidas na década anterior. Estes dados têm origens bastante diversas e apresentam-se sobre várias formas. Este novo conceito que dá pelo nome de Big Data está a colocar novos e rebuscados desafios ao seu armazenamento, tratamento e manipulação. Os tradicionais sistemas de armazenamento não se apresentam como a solução indicada para este problema. Estes desafios são alguns dos mais analisados e dissertados temas informáticos do momento. Várias tecnologias têm emergido com esta nova era, das quais se salienta um novo paradigma de armazenamento, o movimento NoSQL. Esta nova filosofia de armazenamento visa responder às necessidades de armazenamento e processamento destes volumosos e heterogéneos dados. Os armazéns de dados são um dos componentes mais importantes do âmbito Business Intelligence e são, maioritariamente, utilizados como uma ferramenta de apoio aos processos de tomada decisão, levados a cabo no dia-a-dia de uma organização. A sua componente histórica implica que grandes volumes de dados sejam armazenados, tratados e analisados tendo por base os seus repositórios. Algumas organizações começam a ter problemas para gerir e armazenar estes grandes volumes de informação. Esse facto deve-se, em grande parte, à estrutura de armazenamento que lhes serve de base. Os sistemas de gestão de bases de dados relacionais são, há algumas décadas, considerados como o método primordial de armazenamento de informação num armazém de dados. De facto, estes sistemas começam a não se mostrar capazes de armazenar e gerir os dados operacionais das organizações, sendo consequentemente cada vez menos recomendada a sua utilização em armazéns de dados. É intrinsecamente interessante o pensamento de que as bases de dados relacionais começam a perder a luta contra o volume de dados, numa altura em que um novo paradigma de armazenamento surge, exatamente com o intuito de dominar o grande volume inerente aos dados Big Data. Ainda é mais interessante o pensamento de que, possivelmente, estes novos sistemas NoSQL podem trazer vantagens para o mundo dos armazéns de dados. Assim, neste trabalho de mestrado, irá ser estudada a viabilidade e as implicações da adoção de bases de dados NoSQL, no contexto de armazéns de dados, em comparação com a abordagem tradicional, implementada sobre sistemas relacionais. Para alcançar esta tarefa, vários estudos foram operados tendo por base o sistema relacional SQL Server 2014 e os sistemas NoSQL, MongoDB e Cassandra. Várias etapas do processo de desenho e implementação de um armazém de dados foram comparadas entre os três sistemas, sendo que três armazéns de dados distintos foram criados tendo por base cada um dos sistemas. Toda a investigação realizada neste trabalho culmina no confronto da performance de consultas, realizadas nos três sistemas.

Impact of using different radiation therapy techniques in breat cancer: contralateral breast dose

RESUMO: O cancro de mama e o mais frequente diagnoticado a indiv duos do sexo feminino. O conhecimento cientifico e a tecnologia tem permitido a cria ção de muitas e diferentes estrat egias para tratar esta patologia. A Radioterapia (RT) est a entre as diretrizes atuais para a maioria dos tratamentos de cancro de mama. No entanto, a radia ção e como uma arma de dois canos: apesar de tratar, pode ser indutora de neoplasias secund arias. A mama contralateral (CLB) e um orgão susceptivel de absorver doses com o tratamento da outra mama, potenciando o risco de desenvolver um tumor secund ario. Nos departamentos de radioterapia tem sido implementadas novas tecnicas relacionadas com a radia ção, com complexas estrat egias de administra ção da dose e resultados promissores. No entanto, algumas questões precisam de ser devidamente colocadas, tais como: E seguro avançar para tecnicas complexas para obter melhores indices de conformidade nos volumes alvo, em radioterapia de mama? O que acontece aos volumes alvo e aos tecidos saudaveis adjacentes? Quão exata e a administração de dose? Quais são as limitações e vantagens das técnicas e algoritmos atualmente usados? A resposta a estas questões e conseguida recorrendo a m etodos de Monte Carlo para modelar com precisão os diferentes componentes do equipamento produtor de radia ção(alvos, ltros, colimadores, etc), a m de obter uma descri cão apropriada dos campos de radia cão usados, bem como uma representa ção geometrica detalhada e a composição dos materiais que constituem os orgãos e os tecidos envolvidos. Este trabalho visa investigar o impacto de tratar cancro de mama esquerda usando diferentes tecnicas de radioterapia f-IMRT (intensidade modulada por planeamento direto), IMRT por planeamento inverso (IMRT2, usando 2 feixes; IMRT5, com 5 feixes) e DCART (arco conformacional dinamico) e os seus impactos em irradia ção da mama e na irradia ção indesejada dos tecidos saud aveis adjacentes. Dois algoritmos do sistema de planeamento iPlan da BrainLAB foram usados: Pencil Beam Convolution (PBC) e Monte Carlo comercial iMC. Foi ainda usado um modelo de Monte Carlo criado para o acelerador usado (Trilogy da VARIAN Medical Systems), no c odigo EGSnrc MC, para determinar as doses depositadas na mama contralateral. Para atingir este objetivo foi necess ario modelar o novo colimador multi-laminas High- De nition que nunca antes havia sido simulado. O modelo desenvolvido est a agora disponí vel no pacote do c odigo EGSnrc MC do National Research Council Canada (NRC). O acelerador simulado foi validado com medidas realizadas em agua e posteriormente com c alculos realizados no sistema de planeamento (TPS).As distribui ções de dose no volume alvo (PTV) e a dose nos orgãos de risco (OAR) foram comparadas atrav es da an alise de histogramas de dose-volume; an alise estati stica complementar foi realizadas usando o software IBM SPSS v20. Para o algoritmo PBC, todas as tecnicas proporcionaram uma cobertura adequada do PTV. No entanto, foram encontradas diferen cas estatisticamente significativas entre as t ecnicas, no PTV, nos OAR e ainda no padrão da distribui ção de dose pelos tecidos sãos. IMRT5 e DCART contribuem para maior dispersão de doses baixas pelos tecidos normais, mama direita, pulmão direito, cora cão e at e pelo pulmão esquerdo, quando comparados com as tecnicas tangenciais (f-IMRT e IMRT2). No entanto, os planos de IMRT5 melhoram a distribuição de dose no PTV apresentando melhor conformidade e homogeneidade no volume alvo e percentagens de dose mais baixas nos orgãos do mesmo lado. A t ecnica de DCART não apresenta vantagens comparativamente com as restantes t ecnicas investigadas. Foram tamb em identi cadas diferen cas entre os algoritmos de c alculos: em geral, o PBC estimou doses mais elevadas para o PTV, pulmão esquerdo e cora ção, do que os algoritmos de MC. Os algoritmos de MC, entre si, apresentaram resultados semelhantes (com dferen cas at e 2%). Considera-se que o PBC não e preciso na determina ção de dose em meios homog eneos e na região de build-up. Nesse sentido, atualmente na cl nica, a equipa da F sica realiza medi ções para adquirir dados para outro algoritmo de c alculo. Apesar de melhor homogeneidade e conformidade no PTV considera-se que h a um aumento de risco de cancro na mama contralateral quando se utilizam t ecnicas não-tangenciais. Os resultados globais dos estudos apresentados confirmam o excelente poder de previsão com precisão na determinação e c alculo das distribui ções de dose nos orgãos e tecidos das tecnicas de simulação de Monte Carlo usados.---------ABSTRACT:Breast cancer is the most frequent in women. Scienti c knowledge and technology have created many and di erent strategies to treat this pathology. Radiotherapy (RT) is in the actual standard guidelines for most of breast cancer treatments. However, radiation is a two-sword weapon: although it may heal cancer, it may also induce secondary cancer. The contralateral breast (CLB) is a susceptible organ to absorb doses with the treatment of the other breast, being at signi cant risk to develop a secondary tumor. New radiation related techniques, with more complex delivery strategies and promising results are being implemented and used in radiotherapy departments. However some questions have to be properly addressed, such as: Is it safe to move to complex techniques to achieve better conformation in the target volumes, in breast radiotherapy? What happens to the target volumes and surrounding healthy tissues? How accurate is dose delivery? What are the shortcomings and limitations of currently used treatment planning systems (TPS)? The answers to these questions largely rely in the use of Monte Carlo (MC) simulations using state-of-the-art computer programs to accurately model the di erent components of the equipment (target, lters, collimators, etc.) and obtain an adequate description of the radiation elds used, as well as the detailed geometric representation and material composition of organs and tissues. This work aims at investigating the impact of treating left breast cancer using di erent radiation therapy (RT) techniques f-IMRT (forwardly-planned intensity-modulated), inversely-planned IMRT (IMRT2, using 2 beams; IMRT5, using 5 beams) and dynamic conformal arc (DCART) RT and their e ects on the whole-breast irradiation and in the undesirable irradiation of the surrounding healthy tissues. Two algorithms of iPlan BrainLAB TPS were used: Pencil Beam Convolution (PBC)and commercial Monte Carlo (iMC). Furthermore, an accurate Monte Carlo (MC) model of the linear accelerator used (a Trilogy R VARIANR) was done with the EGSnrc MC code, to accurately determine the doses that reach the CLB. For this purpose it was necessary to model the new High De nition multileaf collimator that had never before been simulated. The model developed was then included on the EGSnrc MC package of National Research Council Canada (NRC). The linac was benchmarked with water measurements and later on validated against the TPS calculations. The dose distributions in the planning target volume (PTV) and the dose to the organs at risk (OAR) were compared analyzing dose-volume histograms; further statistical analysis was performed using IBM SPSS v20 software. For PBC, all the techniques provided adequate coverage of the PTV. However, statistically significant dose di erences were observed between the techniques, in the PTV, OAR and also in the pattern of dose distribution spreading into normal tissues. IMRT5 and DCART spread low doses into greater volumes of normal tissue, right breast, right lung, heart and even the left lung than tangential techniques (f-IMRT and IMRT2). However,IMRT5 plans improved distributions for the PTV, exhibiting better conformity and homogeneity in target and reduced high dose percentages in ipsilateral OAR. DCART did not present advantages over any of the techniques investigated. Di erences were also found comparing the calculation algorithms: PBC estimated higher doses for the PTV, ipsilateral lung and heart than the MC algorithms predicted. The MC algorithms presented similar results (within 2% di erences). The PBC algorithm was considered not accurate in determining the dose in heterogeneous media and in build-up regions. Therefore, a major e ort is being done at the clinic to acquire data to move from PBC to another calculation algorithm. Despite better PTV homogeneity and conformity there is an increased risk of CLB cancer development, when using non-tangential techniques. The overall results of the studies performed con rm the outstanding predictive power and accuracy in the assessment and calculation of dose distributions in organs and tissues rendered possible by the utilization and implementation of MC simulation techniques in RT TPS.

Desenvolvimento de uma plataforma de informação para orçamentação de produtos únicos: aplicação na industria de cablagens

O desenvolvimento da tecnologia informática e de melhor hardware, proporcionou ao mercado de aplicações informáticas, um grande crescimento nas últimas décadas. Paralelamente, o aprofundamento e investigação das disciplinas de engenharia industrial, de novas filosofias e tipologias de produção, proporcionam ao mercado de sistemas de informação, uma panóplia de soluções abrangentes a todos os sectores e departamentos das organizações. Apesar da grande oferta, nem sempre existe viabilidade financeira das organizações para adquirirem e/ ou implementarem uma solução eficaz que responda às suas necessidades específicas. A presente dissertação, incide na melhoria do sistema de orçamentação do produto numa indústria de produtos únicos, através de uma plataforma de informação que permita reduzir o tempo de elaboração, melhorando a estimação do tempo de produção. As exigências do mercado em causa, influenciadas pela concorrência de países com mão-de-obra mais barata, prazos de resposta a orçamentos muito curtos e pequenas margens de negociação e lucro, implicam a necessidade de que sejam minimizadas ao máximo as atividades sem valor acrescentado, como o caso da orçamentação. Foi elaborada uma análise à empresa, ao produto - cablagem, às operações e seus recursos em estudo de caso. Após o levantamento das operações de produção executadas na empresa, reuniram-se os tempos referentes aos tempos de elaboração de cada operação, tendo sido estes utilizados para melhorar a estimativa do tempo de produção. A plataforma de informação foi desenvolvida seguindo o processo produtivo de cablagens, princípios de orçamentação e algumas funcionalidades referentes a ferramentas de apoio à produção, tais como, Product Data Management, Computer Aided Design, Bill-of-Material e Visual Aid’s. Estruturada consoante as necessidades da empresa e respeitando a vasta gama de Matérias- Primas intervenientes na produção, a ferramenta desenvolvida proporcionou a redução do tempo de orçamentação e melhoria na estimativa dos tempos de produção. Esta ferramenta é no entanto transversal e com pequenas alterações, poderá ser implementada em qualquer outra indústria de produtos únicos.

Integrated data model and DSL modifications

Companies are increasingly more and more dependent on distributed web-based software systems to support their businesses. This increases the need to maintain and extend software systems with up-to-date new features. Thus, the development process to introduce new features usually needs to be swift and agile, and the supporting software evolution process needs to be safe, fast, and efficient. However, this is usually a difficult and challenging task for a developer due to the lack of support offered by programming environments, frameworks, and database management systems. Changes needed at the code level, database model, and the actual data contained in the database must be planned and developed together and executed in a synchronized way. Even under a careful development discipline, the impact of changing an application data model is hard to predict. The lifetime of an application comprises changes and updates designed and tested using data, which is usually far from the real, production, data. So, coding DDL and DML SQL scripts to update database schema and data, is the usual (and hard) approach taken by developers. Such manual approach is error prone and disconnected from the real data in production, because developers may not know the exact impact of their changes. This work aims to improve the maintenance process in the context of Agile Platform by Outsystems. Our goal is to design and implement new data-model evolution features that ensure a safe support for change and a sound migration process. Our solution includes impact analysis mechanisms targeting the data model and the data itself. This provides, to developers, a safe, simple, and guided evolution process.