Formal verification and testing of software architectural models

Ensuring the correctness of software has been the major motivation in software research, constituting a Grand Challenge. Due to its impact in the final implementation, one critical aspect of software is its architectural design. By guaranteeing a correct architectural design, major and costly flaws can be caught early on in the development cycle. Software architecture design has received a lot of attention in the past years, with several methods, techniques and tools developed. However, there is still more to be done, such as providing adequate formal analysis of software architectures. On these regards, a framework to ensure system dependability from design to implementation has been developed at FIU (Florida International University). This framework is based on SAM (Software Architecture Model), an ADL (Architecture Description Language), that allows hierarchical compositions of components and connectors, defines an architectural modeling language for the behavior of components and connectors, and provides a specification language for the behavioral properties. The behavioral model of a SAM model is expressed in the form of Petri nets and the properties in first order linear temporal logic. This dissertation presents a formal verification and testing approach to guarantee the correctness of Software Architectures. The Software Architectures studied are expressed in SAM. For the formal verification approach, the technique applied was model checking and the model checker of choice was Spin. As part of the approach, a SAM model is formally translated to a model in the input language of Spin and verified for its correctness with respect to temporal properties. In terms of testing, a testing approach for SAM architectures was defined which includes the evaluation of test cases based on Petri net testing theory to be used in the testing process at the design level. Additionally, the information at the design level is used to derive test cases for the implementation level. Finally, a modeling and analysis tool (SAM tool) was implemented to help support the design and analysis of SAM models. The results show the applicability of the approach to testing and verification of SAM models with the aid of the SAM tool.

Progettazione e sviluppo di un' applicazione mobile basata su Wi-Fi Direct per la comunicazione tra veicoli e pedoni

Questo documento di tesi si incentra principalmente sullo studio delle reti wireless mobili e dei relativi scenari di utilizzo. In particolare, come esse vengono applicate per il riconoscimento e la prevenzione di incidenti stradali. Vista l’importanza di questo problema a livello di sicurezza stradale, ho deciso di sviluppare un' applicazione per smartphone Android, in grado di riconoscere le attività di uso quotidiano dell’utente e associarle a dei comportamenti, come ad esempio quello di un ciclista, di un pedone o di un automobilista. Nel caso in cui, in uno scenario stradale i dispositivi si trovassero ad una distanza ravvicinata, possono comunicare tramite una connessione Wi-Fi Direct il loro ruolo e lanciare messaggi di pericolo per avvisare la loro presenza, in modo da prevenire collisioni stradali. La realtà in cui si vuole collocare questa applicazione è quella che viene chiamata Pedestrian Detection, già idea di General Motors, che la sta sviluppando sui futuri veicoli che metterà in produzione nei prossimi anni e che sicuramente integreranno funzionalità aggiuntive per la segnalazione di pericoli tramite smartphone e Wi-Fi Direct.

Valutazione delle prestazioni di reti ad accesso multiplo basate su visible light communication

Nella società odierna, le telecomunicazioni costituiscono un’esigenza fondamentale della vita quotidiana. Difatti, il mercato della ICT (Information and Communications Technology) è in costante espansione, e viene accompagnato da un rapido sviluppo di nuove tecnologie. In particolare, si assiste a un sempre più rilevante ruolo svolto dalle comunicazioni ottiche, ovvero sfruttanti la luce: in questo contesto, il quale comprende diversi rami ingegneristici, si stanno progressivamente affermando nuove forme di comunicazione basate sulla luce visibile, la cosiddetta Visible Light Communication (VLC). Con questa Tesi ci si propone di implementare con Simulink e stateflow di Matlab il livello MAC (Medium Access Control), basato sullo standard IEEE 802.15.7 per le VLC e valutarne le prestazioni. Prescinde da questa Tesi la parte di implementazione su scheda stessa che è lasciata per sviluppi futuri. Nel capitolo uno si introducono le VLC e si discutono i principali scenari attuali dove possono diffondersi. Nel capitolo 2, si mostrano le principali linee guida afferenti agli standard che sono risultate necessarie per sviluppare lo strato MAC. Nei capitoli 3 e 4 si mostra come il layer sviluppato possa essere utilizzato in due principali situazioni: nel capitolo 3 è descritta la realizzazione di una comunicazione punto-punto, ovvero con un trasmettitore e un ricevitore; nel capitolo 4 è descritta l’implementazione di una rete di nodi, ambito in cui il livello MAC risulta indispensabile. Per ognuna delle situazioni si illustrano scelte e caratteristiche dei sistemi simulati e i risultati ottenuti, cercando di coprire diverse eventualità che intercorrono, più in generale, nella gestione e implementazione di sistemi di telecomunicazione wireless.

State-of-the-Art Multihoming Protocols and Support for Android

Il traguardo più importante per la connettività wireless del futuro sarà sfruttare appieno le potenzialità offerte da tutte le interfacce di rete dei dispositivi mobili. Per questo motivo con ogni probabilità il multihoming sarà un requisito obbligatorio per quelle applicazioni che puntano a fornire la migliore esperienza utente nel loro utilizzo. Sinteticamente è possibile definire il multihoming come quel processo complesso per cui un end-host o un end-site ha molteplici punti di aggancio alla rete. Nella pratica, tuttavia, il multihoming si è rivelato difficile da implementare e ancor di più da ottimizzare. Ad oggi infatti, il multihoming è lontano dall’essere considerato una feature standard nel network deployment nonostante anni di ricerche e di sviluppo nel settore, poiché il relativo supporto da parte dei protocolli è quasi sempre del tutto inadeguato. Naturalmente anche per Android in quanto piattaforma mobile più usata al mondo, è di fondamentale importanza supportare il multihoming per ampliare lo spettro delle funzionalità offerte ai propri utenti. Dunque alla luce di ciò, in questa tesi espongo lo stato dell’arte del supporto al multihoming in Android mettendo a confronto diversi protocolli di rete e testando la soluzione che sembra essere in assoluto la più promettente: LISP. Esaminato lo stato dell’arte dei protocolli con supporto al multihoming e l’architettura software di LISPmob per Android, l’obiettivo operativo principale di questa ricerca è duplice: a) testare il roaming seamless tra le varie interfacce di rete di un dispositivo Android, il che è appunto uno degli obiettivi del multihoming, attraverso LISPmob; e b) effettuare un ampio numero di test al fine di ottenere attraverso dati sperimentali alcuni importanti parametri relativi alle performance di LISP per capire quanto è realistica la possibilità da parte dell’utente finale di usarlo come efficace soluzione multihoming.

D6.1 – Ecosystem Software Platform with Underlying Software Repository, Digital Library and Media Archive

The objective of D6.1 is to make the Ecosystem software platform with underlying Software Repository, Digital Library and Media Archive available to the degree, that the RAGE project can start collecting content in the form of software assets, and documents of various media types. This paper describes the current state of the Ecosystem as of month 12 of the project, and documents the structure of the Ecosystem, individual components, integration strategies, and overall approach. The deliverable itself is the deployment of the described components, which is now available to collect and curate content. Whilst this version is not yet feature complete, full realization is expected within the next few months. Following this development, WP6 will continue to add features driven by the business models to be defined by WP7 later on in the project.

Relationship marketing in Latin American context: Implications for small Finnish software companies in Latin American B2B partnerships

After a productivity decrease of established national export industries in Finland such as mobile and paper industries, innovative, smaller companies with the intentions to internationalize right from the start have been proliferating. For software companies early internationalization is an especially good opportunity, as Internet usage becomes increasingly homogeneous across borders and software products often do not need a physical distribution channel. Globalization also makes Finnish companies turn to unfamiliar export markets like Latin America, a very untraditional market for Finns. Relationships consisting of Finnish and Latin American business partners have therefore not been widely studied, especially from a new-age software company’s perspective. To study these partnerships, relationship marketing theory was taken into the core of the study, as its practice focuses mainly on establishing and maintaining relationships with stakeholders at a profit, so that the objectives of all parties are met, which is done by a mutual exchange and fulfillment of promises. The most important dimensions of relationship marketing were identified as trust, commitment and attraction, which were then focused on, as the study aims to understand the implications Latin American business culture has for the understanding, and hence, effective application of relationship marketing in the Latin American market. The question to be answered consecutively was how should the dimensions of trust, commitment and attraction be understood in business relationships in Latin America? The study was conducted by first joining insights given by Latin American business culture literature with overall theories on the three dimensions. Through pattern matching, these insights were compared to empirical evidence collected from business professionals of the Latin American market and from the experiences of Finnish software businesses that had recently expanded into the market. What was found was that previous literature on Latin American business culture had already named many implications for the relationship marketing dimensions that were relevant also for small Finnish software firms on the market. However, key findings also presented important new drivers for the three constructs. Local presence in the area where the Latin American partner is located was found to drive or enhance trust, commitment and attraction. High-frequency follow up procedures were in turn found to drive commitment and attraction. Both local presence and follow up were defined according to the respective evidence in the study. Also, in the context of Finnish software firms in relationships with Latin American partners, the national origins or the foreignness of the Finnish party was seen to enhance trust and attraction in the relationship

Protocol to design techniques for implementing software development best practices

Software engineering best practices allow significantly improving the software development. However, the implementation of best practices requires skilled professionals, financial investment and technical support to facilitate implementation and achieve the respective improvement. In this paper we proposes a protocol to design techniques to implement best practices of software engineering. The protocol includes the identification and selection of process to improve, the study of standards and models, identification of best practices associated with the process and the possible implementation techniques. In addition, technical design activities are defined in order to create or adapt the techniques of implementing best practices for software development.

QR-VEY: Una piattaforma software per la creazione di sondaggi basata sulla tecnologia del QR-Code

Le metodologie per la raccolta delle idee e delle opinioni si sono evolute a pari passo con il progresso tecnologico: dalla semplice comunicazione orale si è passati alla diffusione cartacea, fino a che l'introduzione e l'evoluzione di internet non hanno portato alla digitalizzazione e informatizzazione del processo. Tale progresso ha reso possibile l'abbattimento di ogni barriera fisica: se in precedenza la diffusione di un sondaggio era limitata dall'effettiva possibilità di distribuzione del sondaggio stesso, lo sviluppo della rete globale ha esteso tale possibilità (virtualmente) a tutto il mondo. Nonostante sia un miglioramento non indifferente, è importante notare come la valorizzazione della diffusione di un sondaggio abbia inevitabilmente portato a trascurarne le proprietà e i vantaggi intrinsechi legati alla sua diffusione prettamente locale. Ad esempio, un sondaggio che mira a valutare la soddisfazione degli utenti riguardo alla recente introduzione di una nuova linea di laptop ottiene un guadagno enorme dall'informatizzazione, e dunque delocalizzazione, del processo di raccolta dati; dall'altro lato, un sondaggio che ha come scopo la valutazione dell'impatto sui cittadini di un recente rinnovamento degli impianti di illuminazione stradale ha un guadagno pressoché nullo. L'idea alla base di QR-VEY è la ricerca di un ponte tra le metodologie classiche e quelle moderne, in modo da poter sfruttare le proprietà di entrambe le soluzioni. Tale ponte è stato identificato nella tecnologia del QR-Code: è possibile utilizzare un generico supporto che presenti proprietà di localizzazione, come un foglio cartaceo, ma anche un proiettore di una conferenza, come base per la visualizzazione di tale codice, ed associare alla scansione dello stesso funzionalità automatizzate di raccolta di dati e opinioni.

Progettazione di un sistema per la modellazione di melodie musicali come reti complesse: conversione da formato MIDI a MusicXML

Il progetto realizzato consiste in uno strumento software in grado di effettuare una conversione di file, dal formato MIDI al formato MusicXML. Il tool è il proseguimento di un’attività basata sull'analisi di reti complesse e sullo sviluppo di strumenti per la modellazione di spartiti musicali. Melodie, assoli ed in generale tracce musicali sono rappresentabili come reti complesse, in cui i nodi identificano le note del brano e gli archi mostrano le sequenze con cui queste vengono suonate. Utilizzando la teoria delle reti è possibile estrarre alcune metriche principali che caratterizzano il brano in questione. Per la generazione della rete si è fatto uso di spartiti musicali descritti tramite lo standard MusicXML. File in questo formato sono difficilmente reperibili, per cui lo strumento realizzato si propone di effettuare una conversione da formato MIDI a formato MusicXML, con l’obiettivo di ottenere un database più esteso. Attraverso il tool sono stati convertiti brani di diverso genere, le cui reti relative sono state poi analizzate applicandovi le metriche principali ed effettuando le dovute valutazioni.

Ottimizzazione di un sistema di calcolo Voxel dosimetry e implementazione di grandezze radiobiologiche per MRT

Il presente lavoro di tesi nasce in seguito all’esperienza di tirocinio svolta presso l’Arcispedale Santa Maria Nuova di Reggio Emilia. Fulcro di questo lavoro è lo sviluppo di un sistema di pianificazione della dose per il trattamento dei pazienti sottoposti a Molecular Radionuclide Therapy (MRT). Presso tale struttura ospedaliera è già stato sviluppato uno strumento che si appoggia all’ambiente di lavoro Matlab per il calcolo dosimetrico. Tale programma è chiamato VoxelMed. Si tratta di uno strumento di calcolo che lavora al così detto voxel-level, tecnica di sviluppo recente che permette il calcolo della dose assorbita all’interno di un paziente in modo più dettagliato rispetto ai metodi di calcolo basati unicamente sulla stima media per organo, tipicamente impiegati in dosimetria tradizionale. Parte del lavoro di tesi consiste nell’implementare nuove modalità di calcolo ed aggiungere ulteriori accorgimenti all’attuale versione di VoxelMed. In VoxelMed è stata poi integrata ex-novo una componente di calcolo di misure radiobiologiche, in particolare della BED. La dose assorbita non è infatti un parametro sufficiente per valutare gli effetti della radiazione sui tessuti, a parità di tipo ed energia della radiazione gli effetti possono essere molto variabili. La BED è il parametro che tiene conto della risposta del tessuto sano o cancerogeno alla radiazione. Parte del lavoro è stato svolto sperimentalmente, tramite misure con fantocci acquisiti o preparati ad hoc. In particolare si sono utilizzati diverse tipologie di fantocci, per effettuare protocolli di calibrazione dei sistemi di acquisizione, misure di curve di effetto di volume parziale e test finali di verifica. Per un ulteriore verifica delle prestazioni di calcolo si sono effettuate misurazioni su un gruppo di pazienti e si sono confrontati i risultati con quelli ottenuti dal software maggiormente utilizzato nella pratica clinica, OLINDA/EXM.