Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo

BRITTO, Ricardo S.; MEDEIROS, Adelardo A. D.; ALSINA, Pablo J. Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE AUTOMAÇÃO INTELIGENTE,8., 2007, Florianópolis. Anais... Florianópolis: SBAI, 2007.

Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo

BRITTO, Ricardo S.; MEDEIROS, Adelardo A. D.; ALSINA, Pablo J. Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE AUTOMAÇÃO INTELIGENTE,8., 2007, Florianópolis. Anais... Florianópolis: SBAI, 2007.

Uma arquitetura de referência para o processamento distribuído de stream de dados em soluções analíticas de near real-time

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015.

Explorando a combinação de visualização de software com clusterização de dados em um processo de reconstrução de arquitetura

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015.

Redefining life cycle for a building sustainability assessment framework

Understanding the differences between the temporal and physical aspects of the building life cycle is an essential ingredient in the development of Building Environmental Assessment (BEA) tools. This paper illustrates a theoretical Life Cycle Assessment (LCA) framework aligning temporal decision-making with that of material flows over building development phases. It was derived during development of a prototype commercial building design tool that was based on a 3-D CAD information and communications technology (ICT) platform and LCA software. The framework aligns stakeholder BEA needs and the decision-making process against characteristics of leading green building tools. The paper explores related integration of BEA tool development applications on such ICT platforms. Key framework modules are depicted and practical examples for BEA are provided for: • Definition of investment and service goals at project initiation; • Design integrated to avoid overlaps/confusion over the project life cycle; • Detailing the supply chain considering building life cycle impacts; • Delivery of quality metrics for occupancy post-construction/handover; • Deconstruction profiling at end of life to facilitate recovery.

Extensible software for research data capture

Projects funded by the Australian National Data Service(ANDS). The specific projects that were funded included: a) Greenhouse Gas Emissions Project (N2O) with Prof. Peter Grace from QUT’s Institute of Sustainable Resources. b) Q150 Project for the management of multimedia data collected at Festival events with Prof. Phil Graham from QUT’s Institute of Creative Industries. c) Bio-diversity environmental sensing with Prof. Paul Roe from the QUT Microsoft eResearch Centre. For the purposes of these projects the Eclipse Rich Client Platform (Eclipse RCP) was chosen as an appropriate software development framework within which to develop the respective software. This poster will present a brief overview of the requirements of the projects, an overview of the experiences of the project team in using Eclipse RCP, report on the advantages and disadvantages of using Eclipse and it’s perspective on Eclipse as an integrated tool for supporting future data management requirements.

A framework for historical case-based reasoning

This paper presents a framework for Historical Case-Based Reasoning (HCBR) which allows the expression of both relative and absolute temporal knowledge, representing case histories in the real world. The formalism is founded on a general temporal theory that accommodates both points and intervals as primitive time elements. A case history is formally defined as a collection of (time-independent) elemental cases, together with its corresponding temporal reference. Case history matching is two-fold, i.e., there are two similarity values need to be computed: the non-temporal similarity degree and the temporal similarity degree. On the one hand, based on elemental case matching, the non-temporal similarity degree between case histories is defined by means of computing the unions and intersections of the involved elemental cases. On the other hand, by means of the graphical presentation of temporal references, the temporal similarity degree in case history matching is transformed into conventional graph similarity measurement.

Holoparadigma : um modelo multiparadigma orientado ao desenvolvimento de software distribuído

Este texto apresenta um novo modelo multiparadigma orientado ao desenvolvimento de software distribuído, denominado Holoparadigma. O Holoparadigma possui uma semântica simples e distribuída. Sendo assim, estimula a modelagem subliminar da distribuição e sua exploração automática. A proposta é baseada em estudos relacionados com modelos multiparadigma, arquitetura de software, sistemas blackboard, sistemas distribuídos, mobilidade e grupos. Inicialmente, o texto descreve o modelo. Logo após, é apresentada a Hololinguagem, uma linguagem de programação que implementa os conceitos propostos pelo Holoparadigma. A linguagem integra os paradigmas em lógica, imperativo e orientado a objetos. Além disso, utiliza um modelo de coordenação que suporta invocações implícitas (blackboard) e explícitas (mensagens). A Hololinguagem suporta ainda, concorrência, modularidade, mobilidade e encapsulamento de blackboards em tipos abstratos de dados. Finalmente, o texto descreve a implementação da Holoplataforma, ou seja, uma plataforma de desenvolvimento e execução para a Hololinguagem. A Holoplataforma é composta de três partes: uma ferramenta de conversão de programas da Hololinguagem para Java (ferramenta HoloJava), um ambiente de desenvolvimento integrado (ambiente HoloEnv) e um plataforma de execução distribuída (plataforma DHolo).

Uma proposta de arquitetura de linha de produto para sistemas de gerenciamento de workflow

A tecnologia de workflow vem apresentando um grande crescimento nos últimos anos. Os Workflow Management Systems (WfMS) ou Sistemas de Gerenciamento de Workflow oferecem uma abordagem sistemática para uniformizar, automatizar e gerenciar os processos de negócios. Esta tecnologia requer técnicas de engenharia de software que facilitem a construção desse tipo de sistema. Há muito vem se formando uma consciência em engenharia de software de que para a obtenção de produtos com alta qualidade e que sejam economicamente viáveis torna-se necessário um conjunto sistemático de processos, técnicas e ferramentas. A reutilização está entre as técnicas mais relevantes desse conjunto. Parte-se do princípio que, reutilizando partes bem especificadas, desenvolvidas e testadas, pode-se construir software em menor tempo e com maior confiabilidade. Muitas técnicas que favorecem a reutilização têm sido propostas ao longo dos últimos anos. Entre estas técnicas estão: engenharia de domínio, frameworks, padrões, arquitetura de software e desenvolvimento baseado em componentes. Porém, o que falta nesse contexto é uma maneira sistemática e previsível de realizar a reutilização. Assim, o enfoque de linha de produto de software surge como uma proposta sistemática de desenvolvimento de software, baseada em uma família de produtos que compartilham um conjunto gerenciado de características entre seus principais artefatos. Estes artefatos incluem uma arquitetura base e um conjunto de componentes comuns para preencher esta arquitetura. O projeto de uma arquitetura para uma família de produtos deve considerar as semelhanças e variabilidades entre os produtos desta família. Esta dissertação apresenta uma proposta de arquitetura de linha de produto para sistemas de gerenciamento de workflow. Esta arquitetura pode ser usada para facilitar o processo de produção de diferentes sistemas de gerenciamento de workflow que possuem características comuns, mas que também possuam aspectos diferentes de acordo com as necessidades da indústria. O desenvolvimento da arquitetura proposta tomou como base a arquitetura genérica e o modelo de referência da Workflow Management Coalition (WfMC) e o padrão de arquitetura Process Manager desenvolvido no contexto do projeto ExPSEE1. O processo de desenvolvimento da arquitetura seguiu o processo sugerido pelo Catalysis com algumas modificações para representar variabilidade. A arquitetura proposta foi descrita e simulada através da ADL (Architecture Description Language) Rapide. A principal contribuição deste trabalho é uma arquitetura de linha de produto para sistemas de gerenciamento de workflow. Pode-se destacar também contribuições para uma proposta de sistematização de um processo de desenvolvimento de arquitetura de linha de produto e também um melhor entendimento dos conceitos e abordagens relacionados à prática de linha de produto, uma vez que esta tecnologia é recente e vem sendo largamente aplicada nas empresas.

fwWorkCell : framework para a construção de simuladores didáticos de células de trabalho

Braços robóticos articulados são cada vez mais utilizados hoje em dia e consistem de dispositivos mecânicos programáveis, equipados com sensores e atuadores sob o controle de um sistema computacional. Existem atualmente no mercado inúmeros fabricantes e modelos destes braços, cada um adequado a uma determinada utilização ou faixa de mercado. Para que se saiba operar devidamente este robô é necessário um período de aprendizagem. Essa necessidade pode ser suprida pelo emprego dos simuladores de braços robóticos.Desenvolver um simulador é uma atividade complexa, mas alguns elementos de sua estrutura e de seu comportamento são comuns a vários tipos de simuladores e podem idealmente ser reusados. Permitir reuso de código e de projeto é exatamente um dos principais fatores que motivaram a construção de um framework. Este trabalho descreve a definição e a construção do fwWorkCell , um framework que permita agilizar a construção destes simuladores. Tal agilidade será obtida através da implementação de um ambiente de edição e de classes genéricas para controle, visualização e programação dos robôs. A proposta deste framework inclui definição de classes genéricas e de controle, a construção de todo um ambiente de suporte à manipulação e visualização das células de trabalho e suas simulações e visa dar suporte à construção de uma grande variedade de simuladores. O framework proposto foi utilizado em uma aplicação real: através dele foi feita a migração de um simulador já existente.

Uma estratégia dirigida a modelos e baseada em linguagem de descrição arquitetural para linhas de produtos de software

Model-oriented strategies have been used to facilitate products customization in the software products lines (SPL) context and to generate the source code of these derived products through variability management. Most of these strategies use an UML (Unified Modeling Language)-based model specification. Despite its wide application, the UML-based model specification has some limitations such as the fact that it is essentially graphic, presents deficiencies regarding the precise description of the system architecture semantic representation, and generates a large model, thus hampering the visualization and comprehension of the system elements. In contrast, architecture description languages (ADLs) provide graphic and textual support for the structural representation of architectural elements, their constraints and interactions. This thesis introduces ArchSPL-MDD, a model-driven strategy in which models are specified and configured by using the LightPL-ACME ADL. Such strategy is associated to a generic process with systematic activities that enable to automatically generate customized source code from the product model. ArchSPLMDD strategy integrates aspect-oriented software development (AOSD), modeldriven development (MDD) and SPL, thus enabling the explicit modeling as well as the modularization of variabilities and crosscutting concerns. The process is instantiated by the ArchSPL-MDD tool, which supports the specification of domain models (the focus of the development) in LightPL-ACME. The ArchSPL-MDD uses the Ginga Digital TV middleware as case study. In order to evaluate the efficiency, applicability, expressiveness, and complexity of the ArchSPL-MDD strategy, a controlled experiment was carried out in order to evaluate and compare the ArchSPL-MDD tool with the GingaForAll tool, which instantiates the process that is part of the GingaForAll UML-based strategy. Both tools were used for configuring the products of Ginga SPL and generating the product source code

Avalição de reusabilidade de aplicações web baseadas em frameworks orientados a ações e a componentes: estudo de Caso sobre os Frameworks Apache Struts e JavaServer Faces

Over the years the use of application frameworks designed for the View and Controller layers of MVC architectural pattern adapted to web applications has become very popular. These frameworks are classified into Actions Oriented and Components Oriented , according to the solution strategy adopted by the tools. The choice of such strategy leads the system architecture design to acquire non-functional characteristics caused by the way the framework influences the developer to implement the system. The components reusability is one of those characteristics and plays a very important role for development activities such as system evolution and maintenance. The work of this dissertation consists to analyze of how the reusability could be influenced by the Web frameworks usage. To accomplish this, small academic management applications were developed using the latest versions of Apache Struts and JavaServer Faces frameworks, the main representatives of Java plataform Web frameworks of. For this assessment was used a software quality model that associates internal attributes, which can be measured objectively, to the characteristics in question. These attributes and metrics defined for the model were based on some work related discussed in the document

Assimilation of Compliance Software in Highly Regulated Industries: An Empirical Multitheoretical Investigation

In this paper we follow a theory-based approach to study the assimilation of compliance software in highly regulated multinational enterprises. These relatively new software products support the automation of controls which are associated with mandatory compliance requirements. We use institutional and success factor theories to explain the assimilation of compliance software. A framework for analyzing the assimilation of Access Control Systems (ACS), a special type of compliance software, is developed and used to reflect the experiences obtained in four in-depth case studies. One result is that coercive, mimetic, and normative pressures significantly effect ACS assimilation. On the other hand, quality aspects have only a moderate impact at the beginning of the assimilation process, in later phases the impact may increase if performance and improvement objectives become more relevant. In addition, it turns out that position of the enterprises and compatibility heavily influence the assimilation process.

Model-based Self-awareness Patterns for Autonomy

Los sistemas técnicos son cada vez más complejos, incorporan funciones más avanzadas, están más integrados con otros sistemas y trabajan en entornos menos controlados. Todo esto supone unas condiciones más exigentes y con mayor incertidumbre para los sistemas de control, a los que además se demanda un comportamiento más autónomo y fiable. La adaptabilidad de manera autónoma es un reto para tecnologías de control actualmente. El proyecto de investigación ASys propone abordarlo trasladando la responsabilidad de la capacidad de adaptación del sistema de los ingenieros en tiempo de diseño al propio sistema en operación. Esta tesis pretende avanzar en la formulación y materialización técnica de los principios de ASys de cognición y auto-consciencia basadas en modelos y autogestión de los sistemas en tiempo de operación para una autonomía robusta. Para ello el trabajo se ha centrado en la capacidad de auto-conciencia, inspirada en los sistemas biológicos, y se ha explorado la posibilidad de integrarla en la arquitectura de los sistemas de control. Además de la auto-consciencia, se han explorado otros temas relevantes: modelado funcional, modelado de software, tecnología de los patrones, tecnología de componentes, tolerancia a fallos. Se ha analizado el estado de la técnica en los ámbitos pertinentes para las cuestiones de la auto-consciencia y la adaptabilidad en sistemas técnicos: arquitecturas cognitivas, control tolerante a fallos, y arquitecturas software dinámicas y computación autonómica. El marco teórico de ASys existente de sistemas autónomos cognitivos ha sido adaptado para servir de base para este análisis de autoconsciencia y adaptación y para dar sustento conceptual al posterior desarrollo de la solución. La tesis propone una solución general de diseño para la construcción de sistemas autónomos auto-conscientes. La idea central es la integración de un meta-controlador en la arquitectura de control del sistema autónomo, capaz de percibir la estado funcional del sistema de control y, si es necesario, reconfigurarlo en tiempo de operación. Esta solución de metacontrol se ha formalizado en cuatro patrones de diseño: i) el Patrón Metacontrol, que define la integración de un subsistema de metacontrol, responsable de controlar al propio sistema de control a través de la interfaz proporcionada por su plataforma de componentes, ii) el patrón Bucle de Control Epistémico, que define un bucle de control cognitivo basado en el modelos y que se puede aplicar al diseño del metacontrol, iii) el patrón de Reflexión basada en Modelo Profundo propone una solución para construir el modelo ejecutable utilizado por el meta-controlador mediante una transformación de modelo a modelo a partir del modelo de ingeniería del sistema, y, finalmente, iv) el Patrón Metacontrol Funcional, que estructura el meta-controlador en dos bucles, uno para el control de la configuración de los componentes del sistema de control, y otro sobre éste, controlando las funciones que realiza dicha configuración de componentes; de esta manera las consideraciones funcionales y estructurales se desacoplan. La Arquitectura OM y el metamodelo TOMASys son las piezas centrales del marco arquitectónico desarrollado para materializar la solución compuesta de los patrones anteriores. El metamodelo TOMASys ha sido desarrollado para la representación de la estructura y su relación con los requisitos funcionales de cualquier sistema autónomo. La Arquitectura OM es un patrón de referencia para la construcción de una metacontrolador integrando los patrones de diseño propuestos. Este meta-controlador se puede integrar en la arquitectura de cualquier sistema control basado en componentes. El elemento clave de su funcionamiento es un modelo TOMASys del sistema decontrol, que el meta-controlador usa para monitorizarlo y calcular las acciones de reconfiguración necesarias para adaptarlo a las circunstancias en cada momento. Un proceso de ingeniería, complementado con otros recursos, ha sido elaborado para guiar la aplicación del marco arquitectónico OM. Dicho Proceso de Ingeniería OM define la metodología a seguir para construir el subsistema de metacontrol para un sistema autónomo a partir del modelo funcional del mismo. La librería OMJava proporciona una implementación del meta-controlador OM que se puede integrar en el control de cualquier sistema autónomo, independientemente del dominio de la aplicación o de su tecnología de implementación. Para concluir, la solución completa ha sido validada con el desarrollo de un robot móvil autónomo que incorpora un meta-controlador con la Arquitectura OM. Las propiedades de auto-consciencia y adaptación proporcionadas por el meta-controlador han sido validadas en diferentes escenarios de operación del robot, en los que el sistema era capaz de sobreponerse a fallos en el sistema de control mediante reconfiguraciones orquestadas por el metacontrolador. ABSTRACT Technical systems are becoming more complex, they incorporate more advanced functionalities, they are more integrated with other systems and they are deployed in less controlled environments. All this supposes a more demanding and uncertain scenario for control systems, which are also required to be more autonomous and dependable. Autonomous adaptivity is a current challenge for extant control technologies. The ASys research project proposes to address it by moving the responsibility for adaptivity from the engineers at design time to the system at run-time. This thesis has intended to advance in the formulation and technical reification of ASys principles of model-based self-cognition and having systems self-handle at runtime for robust autonomy. For that it has focused on the biologically inspired capability of self-awareness, and explored the possibilities to embed it into the very architecture of control systems. Besides self-awareness, other themes related to the envisioned solution have been explored: functional modeling, software modeling, patterns technology, components technology, fault tolerance. The state of the art in fields relevant for the issues of self-awareness and adaptivity has been analysed: cognitive architectures, fault-tolerant control, and software architectural reflection and autonomic computing. The extant and evolving ASys Theoretical Framework for cognitive autonomous systems has been adapted to provide a basement for this selfhood-centred analysis and to conceptually support the subsequent development of our solution. The thesis proposes a general design solution for building self-aware autonomous systems. Its central idea is the integration of a metacontroller in the control architecture of the autonomous system, capable of perceiving the functional state of the control system and reconfiguring it if necessary at run-time. This metacontrol solution has been formalised into four design patterns: i) the Metacontrol Pattern, which defines the integration of a metacontrol subsystem, controlling the domain control system through an interface provided by its implementation component platform, ii) the Epistemic Control Loop pattern, which defines a modelbased cognitive control loop that can be applied to the design of such a metacontroller, iii) the Deep Model Reflection pattern proposes a solution to produce the online executable model used by the metacontroller by model-to-model transformation from the engineering model, and, finally, iv) the Functional Metacontrol pattern, which proposes to structure the metacontroller in two loops, one for controlling the configuration of components of the controller, and another one on top of the former, controlling the functions being realised by that configuration; this way the functional and structural concerns become decoupled. The OM Architecture and the TOMASys metamodel are the core pieces of the architectural framework developed to reify this patterned solution. The TOMASys metamodel has been developed for representing the structure and its relation to the functional requirements of any autonomous system. The OM architecture is a blueprint for building a metacontroller according to the patterns. This metacontroller can be integrated on top of any component-based control architecture. At the core of its operation lies a TOMASys model of the control system. An engineering process and accompanying assets have been constructed to complete and exploit the architectural framework. The OM Engineering Process defines the process to follow to develop the metacontrol subsystem from the functional model of the controller of the autonomous system. The OMJava library provides a domain and application-independent implementation of an OM Metacontroller than can be used in the implementation phase of OMEP. Finally, the complete solution has been validated in the development of an autonomous mobile robot that incorporates an OM metacontroller. The functional selfawareness and adaptivity properties achieved thanks to the metacontrol system have been validated in different scenarios. In these scenarios the robot was able to overcome failures in the control system thanks to reconfigurations performed by the metacontroller.

Evaluación de patrones de programación de usabilidad para tres casos de estudio

La calidad es uno de los principales retos de la construcción de software. En la Ingeniería del Software (IS) se considera a la usabilidad como un atributo de calidad. Al principio se veía a la usabilidad como un requisito no funcional.Se asumía que la usabilidad era una propiedad exclusiva de la presentación de la información.Se creía que separando la capa de presentación del resto, se podía desarrollar un producto software usable.Debido a la naturaleza del sistema y a las necesidades del usuario, a menudo se debe ir más lejos y no basta con tener en cuenta la presentación para obtener un software usable. La comunidad de la Interacción Personar Ordenador (IPO) ha propuesto recomendaciones para mejorar la usabilidad. Algunas de esas recomendaciones tienen impacto directo en la funcionalidad del producto software. En estudios recientes también se ha evaluado la relación entre la usabilidad y los requisitos funcionales. Estas investigaciones sugieren que la usabilidad debe ser tenida en cuenta desde las etapas iniciales de la construcción para evitar costosos cambios posteriores. La incorporación de las características de usabilidad agrega cierta complejidad al proceso de desarrollo. El presente trabajo evalúa la posibilidad de usar patrones para la incorporación de usabilidad en el desarrollo de un producto software. Concretamente se evalúan los siguientes patrones de programación de usabilidad (PPUs): Abort Operation,Progress Feedback y Preferences. Se utilizan unas Pautas de Desarrollo de Mecanismos de Usabilidad(PDMUs) para estos tres mecanismos de usabilidad. Estas pautas poponen patrones para la educción y posterior incorporación de la usabilidad en las distintas fases de la programación. En esta investigación se aborda el desarrollo de un producto software desde la deducción de requisitos hasta la implementación. En cada fase se incorporan los mecanismos de usabilidad de acuerdo a las recomendaciones de las PDMUs. Mediante el desarrollo de un software real se ha evaluado la factibilidad del uso de las PDMUs obteniendo como resultado propuestas de mejoras en estas pautas. Se evalúa asimismo el esfuerzo de incorporación de los mecanismos de usabilidad. Cada evaluación aporta datos que proporcionan una estimación del esfuerzo adicional requerido para incorporar cada mecanismo de usabilidad en el proceso de desarrollo del software.---ABSTRACT---Quality is a major challenge in software construction. Software engineers consider usability to be a quality attribute. Originally, usability was viewed as a nonr functional requirement. Usability was assumed to be simply an information presentation property. There was a belief that a usable software product could be developed by separating the presentation layer from the rest of the system. Depending on the system type and user needs, however, usability often runs deeper, and it is not enough to consider just presentation to build usable software. The humanrcomputer interaction (HCI) community put forward a list of recommendations to improve usability. Some such recommendations have a direct impact on software product functionality. Recent studies have also evaluated the relationship between usability and functional requirements. This research suggests that usability should be taken into account as of the early stages of software construction to prevent costly rework later on. The inclusion of usability features is an added complication to the development process. The research reported here evaluates the possibility of using patterns to incorporate usability into a software product. Specifically, it evaluates the following usability programming patterns (UPPs): Abort Operation, Progress Feedback and Preferences. Usability Mechanism Development Guides (USDG) are applied to these three usability mechanisms. These guides propose patterns for eliciting and later incorporating usability into the different software development phases, including programming. The reported research addresses the development of a software product from requirements elicitation through to implementation. Usability mechanisms are incorporated into each development phase in accordance with USDG recommendations. A real piece of software was developed to test the feasibility of using USDGs, outputting proposals for improving the guides. Each evaluation yields data providing an estimate of the additional workload required to incorporate each usability mechanism into the software development process.