Extending Science Gateway Frameworks to Support Big Data Applications in the Cloud

Cloud computing offers massive scalability and elasticity required by many scien-tific and commercial applications. Combining the computational and data handling capabilities of clouds with parallel processing also has the potential to tackle Big Data problems efficiently. Science gateway frameworks and workflow systems enable application developers to implement complex applications and make these available for end-users via simple graphical user interfaces. The integration of such frameworks with Big Data processing tools on the cloud opens new oppor-tunities for application developers. This paper investigates how workflow sys-tems and science gateways can be extended with Big Data processing capabilities. A generic approach based on infrastructure aware workflows is suggested and a proof of concept is implemented based on the WS-PGRADE/gUSE science gateway framework and its integration with the Hadoop parallel data processing solution based on the MapReduce paradigm in the cloud. The provided analysis demonstrates that the methods described to integrate Big Data processing with workflows and science gateways work well in different cloud infrastructures and application scenarios, and can be used to create massively parallel applications for scientific analysis of Big Data.

Integrating Scientific Publication into an Applied Gaming Ecosystem

Salman, M. et al. (2016). Integrating Scientific Publication into an Applied Gaming Ecosystem. GSTF Journal on Computing (JoC), Volume 5 (Issue 1), pp. 45-51.

A Binary Classifier for Test Case Feasibility Applied to Automatically Generated Tests of Event-Driven Software

Modern software application testing, such as the testing of software driven by graphical user interfaces (GUIs) or leveraging event-driven architectures in general, requires paying careful attention to context. Model-based testing (MBT) approaches first acquire a model of an application, then use the model to construct test cases covering relevant contexts. A major shortcoming of state-of-the-art automated model-based testing is that many test cases proposed by the model are not actually executable. These \textit{infeasible} test cases threaten the integrity of the entire model-based suite, and any coverage of contexts the suite aims to provide. In this research, I develop and evaluate a novel approach for classifying the feasibility of test cases. I identify a set of pertinent features for the classifier, and develop novel methods for extracting these features from the outputs of MBT tools. I use a supervised logistic regression approach to obtain a model of test case feasibility from a randomly selected training suite of test cases. I evaluate this approach with a set of experiments. The outcomes of this investigation are as follows: I confirm that infeasibility is prevalent in MBT, even for test suites designed to cover a relatively small number of unique contexts. I confirm that the frequency of infeasibility varies widely across applications. I develop and train a binary classifier for feasibility with average overall error, false positive, and false negative rates under 5\%. I find that unique event IDs are key features of the feasibility classifier, while model-specific event types are not. I construct three types of features from the event IDs associated with test cases, and evaluate the relative effectiveness of each within the classifier. To support this study, I also develop a number of tools and infrastructure components for scalable execution of automated jobs, which use state-of-the-art container and continuous integration technologies to enable parallel test execution and the persistence of all experimental artifacts.

Plataforma interactiva para edifícios inteligentes com controlo preditivo

Esta dissertação desenvolve uma plataforma de controlo interactiva para edifícios inteligentes através de um sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Este sistema SCADA integra diferentes tipos de informações provenientes das várias tecnologias presentes em edifícios modernos (controlo da ventilação, temperatura, iluminação, etc.). A estratégia de controlo desenvolvida implementa um controlador em cascada hierárquica onde os "loops" interiores são executados pelos PLC's locais (Programmable Logic Controller), e o "loop" exterior é gerido pelo sistema SCADA centralizado, que interage com a rede local de PLC's. Nesta dissertação é implementado um controlador preditivo na plataforma SCADA centralizada. São apresentados testes efectuados para o controlo da temperatura e luminosidade de salas com uma grande área. O controlador preditivo desenvolvido tenta optimizar a satisfação dos utilizadores, com base nas preferências introduzidas em várias interfaces distribuídas, sujeito às restrições de minimização do desperdício de energia. De forma a executar o controlador preditivo na plataforma SCADA foi desenvolvido um canal de comunicação para permitir a comunicação entre a aplicação SCADA e a aplicação MATLAB, onde o controlador preditivo é executado. ABSTRACT: This dissertation develops an operational control platform for intelligent buildings using a SCADA system (Supervisory Control And Data Acquisition). This SCADA system integrates different types of information coming from the several technologies present in modem buildings (control of ventilation, temperature, illumination, etc.). The developed control strategy implements a hierarchical cascade controller where inner loops are performed by local PLCs (Programmable Logic Controller), and the outer loop is managed by the centralized SCADA system, which interacts with the entire local PLC network. ln this dissertation a Predictive Controller is implemented at the centralized SCADA platform. Tests applied to the control of temperature and luminosity in huge­area rooms are presented. The developed Predictive Controller tries to optimize the satisfaction of user explicit preferences coming from several distributed user-interfaces, subjected to the constraints of energy waste minimization. ln order to run the Predictive Controller at the SCADA platform a communication channel was developed to allow communication between the SCADA application and the MATLAB application where the Predictive Controller runs.

EasyInterface: a toolkit for the rapid development of GUIs for research prototype tools

During the lifetime of a research project, different partners develop several research prototype tools that share many common aspects. This is equally true for researchers as individuals and as groups: during a period of time they often develop several related tools to pursue a specific research line. Making research prototype tools easily accessible to the community is of utmost importance to promote the corresponding research, get feedback, and increase the tools’ lifetime beyond the duration of a specific project. One way to achieve this is to build graphical user interfaces (GUIs) that facilitate trying tools; in particular, with web-interfaces one avoids the overhead of downloading and installing the tools. Building GUIs from scratch is a tedious task, in particular for web-interfaces, and thus it typically gets low priority when developing a research prototype. Often we opt for copying the GUI of one tool and modifying it to fit the needs of a new related tool. Apart from code duplication, these tools will “live” separately, even though we might benefit from having them all in a common environment since they are related. This work aims at simplifying the process of building GUIs for research prototypes tools. In particular, we present EasyInterface, a toolkit that is based on novel methodology that provides an easy way to make research prototype tools available via common different environments such as a web-interface, within Eclipse, etc. It includes a novel text-based output language that allows to present results graphically without requiring any knowledge in GUI/Web programming. For example, an output of a tool could be (a structured version of) “highlight line number 10 of file ex.c” and “when the user clicks on line 10, open a dialog box with the text ...”. The environment will interpret this output and converts it to corresponding visual e_ects. The advantage of using this approach is that it will be interpreted equally by all environments of EasyInterface, e.g., the web-interface, the Eclipse plugin, etc. EasyInterface has been developed in the context of the Envisage [5] project, and has been evaluated on tools developed in this project, which include static analyzers, test-case generators, compilers, simulators, etc. EasyInterface is open source and available at GitHub2.

Falcon herramientas de software para el procesamiento aerofotogramétrico

En el área de Aerofotogrametría Digital, el software comercial prevalente para postproceso presenta limitaciones debido a dos factores: (i) las legislaciones de cada país o región requieren diferentes convenciones, y (ii) las necesidades de las empresas son tan cambiantes que no justifican la compra de software de alto rendimiento, que puede quedar sin utilizar debido a un viraje del mercado -- El presente proyecto se ha desarrollado para atender necesidades de procesamiento automático de planos (partición, detección y corrección de errores, etc.), así como módulos de importación – exportación paquete a paquete, trazado de rutas e interacción con GPS -- Este artículo informa de los dos últimos aspectos -- Debido a necesidades de los clientes, los archivos entregados deben llevar un formato comercial (DWG, DXF), pero el procesamiento de los archivos debe ser hecho en paquetes y formatos diversos (DGN) -- Por lo tanto, fue necesario diseñar e implementar un formato acompañante que permitió llevar la información que se pierde al usar filtros comerciales (DGN a DXF/DWG) -- Asimismo se crearon módulos de importación y exportación redundantes, que hicieron efectivos dichos atributos -- En el aspecto de generación de rutas de vuelo, se reportan en este artículo la aplicación de algoritmos tradicionales de barrido (peinado) de áreas 2D, a los cuales se agregaron restricciones geométricas (puntos fijos, offsets, orden de los barridos de acuerdo a coordenadas del sitio de partida, etc.) -- Debido a los altos costos de equipos equivalentes, se decidió desarrollar software para traducción de rutas entre formatos GPS y formatos geográficos locales al país -- Ello permite la eliminación de fuentes de error y además facilita la carga del plan de vuelo, a costos mucho menores a los del hardware / software comercial

Numerical methods and tangible interfaces for pollutant dispersion simulation

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia do Ambiente, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Assessment of the usability of the 'alpha' version of the prototype 'Octopus'-application of the heuristic evaluation model of user's graphic interfaces. 'Evaluación de la utilidad de la versión 'alfa' del prototipo 'Octopus'-uso del modelo de evaluación heurístico de los interfaces gráficos del usuario'.

Resumen basado en el de la publicación

A User Centered Design Approach for Patient Interfaces to a Diabetes IT Platform

Improving patient self-management can have a greater impact than improving any clinical treatment (WHO). We propose here a systematic and comprehensive user centered design approach for delivering a technological platform for diabetes disease management. The system was developed under the METABO research project framework, involving patients from 3 different clinical centers in Parma, Modena and Madrid.

Comparing interaction techniques for serious games through brain-computer interfaces:a user perception evaluation study

This paper examines the application of commercial and non-invasive electroencephalography (EEG)-based brain-computer (BCIs) interfaces with serious games. Two different EEG-based BCI devices were used to fully control the same serious game. The first device (NeuroSky MindSet) uses only a single dry electrode and requires no calibration. The second device (Emotiv EPOC) uses 14 wet sensors requiring additional training of a classifier. User testing was performed on both devices with sixty-two participants measuring the player experience as well as key aspects of serious games, primarily learnability, satisfaction, performance and effort. Recorded feedback indicates that the current state of BCIs can be used in the future as alternative game interfaces after familiarisation and in some cases calibration. Comparative analysis showed significant differences between the two devices. The first device provides more satisfaction to the players whereas the second device is more effective in terms of adaptation and interaction with the serious game.

Modelos e interfaces gráficos para objectos de aprendizagem na área da saúde

A educação é uma área bastante importante no desenvolvimento humano e tem vindo a adaptar-se às novas tecnologias. Tentam-se encontrar novas maneiras de ensinar de modo a obter um rendimento cada vez maior na aprendizagem das pessoas. Com o aparecimento de novas tecnologias como os computadores e a Internet, a concepção de aplicações digitais educativas cresceu e a necessidade de instruir cada vez melhor os alunos leva a que estas aplicações precisem de um interface que consiga leccionar de uma maneira rápida e eficiente. A combinação entre o ensino com o auxílio dessas novas tecnologias e a educação à distância deu origem ao e-Learning (ensino à distância). Através do ensino à distância, as possibilidades de aumento de conhecimento dos alunos aumentaram e a informação necessária tornou-se disponível a qualquer hora em qualquer lugar com acesso à Internet. Mas os cursos criados online tinham custos altos e levavam muito tempo a preparar o que gerou um problema para quem os criava. Para recuperar o investimento realizado decidiu-se dividir os conteúdos em módulos capazes de serem reaproveitados em diferentes contextos e diferentes tipos de utilizadores. Estes conteúdos modulares foram denominados Objectos de Aprendizagem. Nesta tese, é abordado o estudo dos Objectos de Aprendizagem e a sua evolução ao longo dos tempos em termos de interface com o utilizador. A concepção de um interface que seja natural e simples de utilizar nem sempre é fácil e independentemente do contexto em que se insere, requer algum conhecimento de regras que façam com que o utilizador que use determinada aplicação consiga trabalhar com um mínimo de desempenho. Na concepção de Objectos de Aprendizagem, áreas de complexidade elevada como a Medicina levam a que professores ou doutores sintam alguma dificuldade em criar um interface com conteúdos educativos capaz de ensinar com eficiência os alunos, devido ao facto de grande parte deles desconhecerem as técnicas e regras que levam ao desenvolvimento de um interface de uma aplicação. Através do estudo dessas regras e estilos de interacção torna-se mais fácil a criação de um bom interface e ao longo desta tese será estudado e proposto uma ferramenta que ajude tanto na criação de Objectos de Aprendizagem como na concepção do respectivo interface.

Construção de interfaces em Flex para sistemas de experimentação remota

Os laboratórios de experimentação remota estão normalmente associados a tecnologias ou soluções proprietárias, as quais restringem a sua utilização a determinadas plataformas e obrigam ao uso de software específico no lado do cliente. O ISEP possui um laboratório de experimentação remota, baseado em instrumentação virtual, usado no apoio ao ensino da electrónica e construído sobre uma plataforma NIELVIS da National Instruments. O software de controlo da plataforma recorre à linguagem gráfica de programação LabVIEW. Esta é uma ferramenta desenvolvida pela National Instruments que facilita o desenvolvimento de aplicações de sistemas de experimentação remota, mas que possui várias limitações, nomeadamente a necessidade de instalação do lado do cliente de um plug-in, cuja disponibilidade se encontra limitada a determinadas versões de sistemas operativos e de Web Browsers. A experiência anterior demonstrou que estas questões limitam o número de clientes com possibilidade de acesso ao laboratório remoto, para além de, em alguns casos, se ter verificado não ser transparente a sua instalação e utilização. Neste contexto, o trabalho de investigação consistiu no desenvolvimento de uma solução que permite a geração de interfaces que possibilitam o controlo remoto do sistema implementado, e que, ao mesmo tempo, são independentes da plataforma usada pelo cliente.