A checkpointing-enabled and resource-aware Java Virtual Machine for efficient and robust e-Science applications in grid environments

Object-oriented programming languages presently are the dominant paradigm of application development (e. g., Java,. NET). Lately, increasingly more Java applications have long (or very long) execution times and manipulate large amounts of data/information, gaining relevance in fields related with e-Science (with Grid and Cloud computing). Significant examples include Chemistry, Computational Biology and Bio-informatics, with many available Java-based APIs (e. g., Neobio). Often, when the execution of such an application is terminated abruptly because of a failure (regardless of the cause being a hardware of software fault, lack of available resources, etc.), all of its work already performed is simply lost, and when the application is later re-initiated, it has to restart all its work from scratch, wasting resources and time, while also being prone to another failure and may delay its completion with no deadline guarantees. Our proposed solution to address these issues is through incorporating mechanisms for checkpointing and migration in a JVM. These make applications more robust and flexible by being able to move to other nodes, without any intervention from the programmer. This article provides a solution to Java applications with long execution times, by extending a JVM (Jikes research virtual machine) with such mechanisms. Copyright (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Study on influence of the new CoDeSys V3.0 on the existing CoDeSys discipline of the Mind8 Engineering Center

CoDeSys "Controller Development Systems" is a development environment for programming in the area of automation controllers. It is an open source solution completely in line with the international industrial standard IEC 61131-3. All five programming languages for application programming as defined in IEC 61131-3 are available in the development environment. These features give professionals greater flexibility with regard to programming and allow control engineers have the ability to program for many different applications in the languages in which they feel most comfortable. Over 200 manufacturers of devices from different industrial sectors offer intelligent automation devices with a CoDeSys programming interface. In 2006, version 3 was released with new updates and tools. One of the great innovations of the new version of CoDeSys is object oriented programming. Object oriented programming (OOP) offers great advantages to the user for example when wanting to reuse existing parts of the application or when working on one application with several developers. For this reuse can be prepared a source code with several well known parts and this is automatically generated where necessary in a project, users can improve then the time/cost/quality management. Until now in version 2 it was necessary to have hardware interface called “Eni-Server” to have access to the generated XML code. Another of the novelties of the new version is a tool called Export PLCopenXML. This tool makes it possible to export the open XML code without the need of specific hardware. This type of code has own requisites to be able to comply with the standard described above. With XML code and with the knowledge how it works it is possible to do component-oriented development of machines with modular programming in an easy way. Eplan Engineering Center (EEC) is a software tool developed by Mind8 GmbH & Co. KG that allows configuring and generating automation projects. Therefore it uses modules of PLC code. The EEC already has a library to generate code for CoDeSys version 2. For version 3 and the constant innovation of drivers by manufacturers, it is necessary to implement a new library in this software. Therefore it is important to study the XML export to be then able to design any type of machine. The purpose of this master thesis is to study the new version of the CoDeSys XML taking into account all aspects and impact on the existing CoDeSys V2 models and libraries in the company Harro Höfliger Verpackungsmaschinen GmbH. For achieve this goal a small sample named “Traffic light” in CoDeSys version 2 will be done and then, using the tools of the new version it there will be a project with version 3 and also the EEC implementation for the automatically generated code.

Forest cover monitoring in the Bara district (Nepal) with remote sensing and geographic information systems

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

Urban land use change analysis and modelling: a case study of Setubal-Sesimbra, Portugal

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

Real time manufacturing systems simulator

A área da simulação computacional teve um rápido crescimento desde o seu apareciment, sendo actualmente uma das ciências de gestão e de investigação operacional mais utilizadas. O seu princípio baseia-se na replicação da operação de processos ou sistemas ao longo de períodos de tempo, tornando-se assim uma metodologia indispensável para a resolução de variados problemas do mundo real, independentemente da sua complexidade. Das inúmeras áreas de aplicação, nos mais diversos campos, a que mais se destaca é a utilização em sistemas de produção, onde o leque de aplicações disponível é muito vasto. A sua aplicação tem vindo a ser utilizada para solucionar problemas em sistemas de produção, uma vez que permite às empresas ajustar e planear de uma maneira rápida, eficaz e ponderada as suas operações e os seus sistemas, permitindo assim uma rápida adaptação das mesmas às constantes mudanças das necessidades da economia global. As aplicações e packages de simulação têm seguindo as tendências tecnológicas pelo que é notório o recurso a tecnologias orientadas a objectos para o desenvolvimento das mesmas. Este estudo baseou-se, numa primeira fase, na recolha de informação de suporte aos conceitos de modelação e simulação, bem como a respectiva aplicação a sistemas de produção em tempo real. Posteriormente centralizou-se no desenvolvimento de um protótipo de uma aplicação de simulação de ambientes de fabrico em tempo real. O desenvolvimento desta ferramenta teve em vista eventuais fins pedagógicos e uma utilização a nível académico, sendo esta capaz de simular um modelo de um sistema de produção, estando também dotada de animação. Sem deixar de parte a possibilidade de integração de outros módulos ou, até mesmo, em outras plataformas, houve ainda a preocupação acrescida de que a sua implementação recorresse a metodologias de desenvolvimento orientadas a objectos.

Refinamento de diagramas de classes: análise e verificação

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

Urban land use and land cover change analysis and modeling a case study area Malatya, Turkey

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

Governança e modelação de processos de TI

Estudos efectuados, ao longo dos últimos anos, têm demonstrado como os recursos de Tecnologia de Informação (TI) devem ser usados de maneira a propiciar a criação de ambientes organizacionais mais alinhados com as necessidades de negócio. Actualmente, vivemos um processo competitivo onde as organizações gerem muitos activos – pessoas, dinheiro, instalações, fornecedores, clientes – e investem fortemente em Tecnologia de Informação. Para que a organização consiga extrair benefícios concretos do processo de manipulação do conhecimento é necessário que esta possua mecanismos estruturais de gestão que permitam criar uma base de conhecimento adequada, levando a organização a preservar o seu capital intelectual. A governança de TI, na forma como é debatida actualmente no mercado, está mais focada no uso de boas práticas representadas por metodologias como CobiT (Control Objectives for Information and related Technology) e ITIL (Information Technology Infrastructure Library). No entanto, neste estudo vamos mais além e apresentamos uma visão de como a governança de TI pode ser útil ao alinhamento do negócio com a TI, através do uso de uma nova técnica que permite identificar os níveis de aptidão da gestão de serviços de TI, de modo a avaliar e gerir, não só os problemas complexos dos sistemas de informação e a tecnologia das organizações, mas também questões de gestão, operacionais e culturais. Esta dissertação propõe um método para avaliar o grau de maturidade da governança de TI dentro de uma organização. Simultaneamente, foram recolhidas métricas da complexidade dos processos de TI, as quais foram correlacionadas com os níveis de maturidade. Baseado nestas correlações, foi criado um modelo que interliga a governança de TI com o nível de complexidade dos processos de TI. Começamos por fornecer uma panorâmica sobre o trabalho que tem sido desenvolvido nas áreas de domínio desta dissertação; apresentamos alguns conceitos básicos sobre a governança de TI e qual a sua importância; relatamos detalhadamente a abordagem adaptada para determinar o perfil de governança de TI das empresas portuguesas; formalizamos um conjunto de indicadores quantitativos que permitem exprimir a complexidade de um processo, com recurso à linguagem OCL (Object Constraint Language), sobre um metamodelo BPMN (Business Process Modeling Notation); analisamos os resultados e apresentamos as conclusões. Esta dissertação termina com a identificação das linhas de orientação gerais para a continuação futura do trabalho desenvolvido.

Avaliação da qualidade em modelos de requisitos i*

As abordagens de engenharia de requisitos orientada a objetivos oferecem mecanismos que ajudam na elicitação e modelação de requisitos. A presente dissertação centra-se no framework i*, uma das mais importantes linguagens de especificação de modelos de requisitos orientados a objetivos, que conta com grupos de trabalho em mais de vinte países e com sete edições de workshops internacionais. Existem alguns problemas que podem afetar a qualidade de modelos i*. A sua criação pode resultar em modelos complexos e/ou incompletos, assim como incorretos devido ao mau uso da notação do i*. Estes problemas contribuem para a existência de dificuldades na gestão e compreensão dos sistemas de software o que, por sua vez, leva a um aumento dos custos de desenvolvimento. A qualidade dos modelos deve, então, ser uma preocupação constante, por forma a que sejam construídos modelos corretos, completos e cuja complexidade acidental seja minimizada. Não obstante a sua importância, a gestão eficaz destes três aspetos é, ainda, um problema em aberto. Nesta dissertação é proposto um conjunto de métricas para dar suporte à avaliação quantitativa dos atributos de qualidade complexidade, completude e correção nos modelos de requisitos i*. As métricas são definidas seguindo a abordagem Goal-Question- Metric, sendo definidas tanto de modo informal, em língua natural, como formalmente, em OCL (Object Contraint Language), e incorporadas numa ferramenta de modelação i* para que possam ser recolhidas de modo automático. As métricas são avaliadas experimentalmente, através de um conjunto de casos de estudo reais e académicos, e teoricamente, através de propriedades deWeyuker.

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.

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.