Representing organizational structures in enterprise architecture : an ontology-based approach

Arquitetura Corporativa promove o estabelecimento de uma visão holística da estrutura e forma de trabalho de uma organização. Um dos aspectos abordados em Arquitetura Corporativa está associada a "estrutura ativa" da organização, que diz respeito a “quem" realiza as atividades organizacionais. Várias abordagens têm sido propostas a fim de proporcionar um meio para a representação de Arquitetura Corporativa, entre as quais ARIS, RM-ODP, UPDM e ArchiMate. Apesar da aceitação por parte da comunidade, as abordagens existentes se concentram em propósitos diferentes, têm limitações de escopo e algumas não têm semântica de mundo real bem definida. Além das abordagens de modelagem, muitas abordagens de ontologias têm sido propostas, a fim de descrever o domínio de estrutura ativa, incluindo as ontologias de SUPER Project, TOVE, Enterprise Ontology e W3C Org Ontology. Embora especificadas para fundamentação semântica e negociação de significado, algumas das abordagens propostas têm fins específicos e cobertura limitada. Além disso, algumas das abordagens não são definidas usando linguagens formais e outras são especificadas usando linguagens sem semântica bem definida. Este trabalho apresenta uma ontologia de referência bem fundamentada para o domínio organizacional. A ontologia organizacional de referência apresentada abrange os aspectos básicos discutidos na literatura organizacional, tais como divisão do trabalho, relações sociais e classificação das unidades estruturais. Além disso, também abrange os aspectos organizacionais definidos em abordagens existentes, levando em consideração tanto abordagens de modelagem quanto abordagens ontológicas. A ontologia resultante é especificada em OntoUML e estende os conceitos sociais de UFO-C.

A Logic and tool for local reasoning about security protocols

Trabalho apresentado no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática

Analysable software language translations

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Informática

A game theoretical approach to the algebraic counterpart of the Wagner hierarchy

La hiérarchie de Wagner constitue à ce jour la plus fine classification des langages ω-réguliers. Par ailleurs, l'approche algébrique de la théorie de langages formels montre que ces ensembles ω-réguliers correspondent précisément aux langages reconnaissables par des ω-semigroupes finis pointés. Ce travail s'inscrit dans ce contexte en fournissant une description complète de la contrepartie algébrique de la hiérarchie de Wagner, et ce par le biais de la théorie descriptive des jeux de Wadge. Plus précisément, nous montrons d'abord que le degré de Wagner d'un langage ω-régulier est effectivement un invariant syntaxique. Nous définissons ensuite une relation de réduction entre ω-semigroupes pointés par le biais d'un jeu infini de type Wadge. La collection de ces structures algébriques ordonnée par cette relation apparaît alors comme étant isomorphe à la hiérarchie de Wagner, soit un quasi bon ordre décidable de largeur 2 et de hauteur ω. Nous exposons par la suite une procédure de décidabilité de cette hiérarchie algébrique : on décrit une représentation graphique des ω-semigroupes finis pointés, puis un algorithme sur ces structures graphiques qui calcule le degré de Wagner de n'importe quel élément. Ainsi le degré de Wagner de tout langage ω-régulier peut être calculé de manière effective directement sur son image syntaxique. Nous montrons ensuite comment construire directement et inductivement une structure de n''importe quel degré. Nous terminons par une description détaillée des invariants algébriques qui caractérisent tous les degrés de cette hiérarchie. Abstract The Wagner hierarchy is known so far to be the most refined topological classification of ω-rational languages. Also, the algebraic study of formal languages shows that these ω-rational sets correspond precisely to the languages recognizable by finite pointed ω-semigroups. Within this framework, we provide a construction of the algebraic counterpart of the Wagner hierarchy. We adopt a hierarchical game approach, by translating the Wadge theory from the ω-rational language to the ω-semigroup context. More precisely, we first show that the Wagner degree is indeed a syntactic invariant. We then define a reduction relation on finite pointed ω-semigroups by means of a Wadge-like infinite two-player game. The collection of these algebraic structures ordered by this reduction is then proven to be isomorphic to the Wagner hierarchy, namely a well-founded and decidable partial ordering of width 2 and height $\omega^\omega$. We also describe a decidability procedure of this hierarchy: we introduce a graph representation of finite pointed ω-semigroups allowing to compute their precise Wagner degrees. The Wagner degree of every ω-rational language can therefore be computed directly on its syntactic image. We then show how to build a finite pointed ω-semigroup of any given Wagner degree. We finally describe the algebraic invariants characterizing every Wagner degree of this hierarchy.

Physical layer development in third generation protocol software architecture

Diplomityön tavoitteena oli kehittää kolmannen sukupolven fyysistä protokollakerrosta matkapuhelimen ohjelmistoarkkitehtuurille. Kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmät ovat aikaisempia järjestelmiä monimutkaisempia. Ohjelmiston koon ja monimutkaisuuden sekä aikataulujen kiireellisyyden vuoksi on tullut tarve ottaa käyttöön formaaleja menetelmiä ohjelmiston kehitystyöhön. Formaalit kuvauskielet mahdollistavat tarkan, yksiselitteisen ja simuloitavissa olevan järjestelmäkuvauksen muodostamisen. Fyysinen protokollakerros tarjoaa tiedon siirtoa ylemmille protokollakerroksille. Tämän tiedonsiirron hallinta vaatii protokollakerrosten välistä viestinvälitystä. Formaaleja kuvauskieliä käyttämällä voidaan viestinvälityksen toteutusta automatisoida ja siinä tarvittavaa logiikkaa havainnollistaa. Työssä suunniteltiin, toteutettiin ja testattiin ylempien protokollakerrosten kanssa kommunikoivaa osaa fyysisestä protokollakerroksesta. Tuloksena saatiin solunvalintatoiminnallisuuden vaatiman kommunikoinnin ja tilakoneen toteutus ohjelmistoarkkitehtuurissa. Ohjelmistonkehityksen alkuvaiheiden havaittiin olevan fyysisen kerroksen suorituskyvyn kannalta merkittävässä asemassa, koska tällöin viestinvälityksen optimointi on helpointa. Formaalit kuvauskielet eivät ole sellaisenaan täysin soveltuvia tarkoin määritellyn ohjelmistoarkkitehtuurin osien kehitykseen.

CD-Systems of Restarting Automata

Die vorliegende Arbeit behandelt Restartautomaten und Erweiterungen von Restartautomaten. Restartautomaten sind ein Werkzeug zum Erkennen formaler Sprachen. Sie sind motiviert durch die linguistische Methode der Analyse durch Reduktion und wurden 1995 von Jancar, Mráz, Plátek und Vogel eingeführt. Restartautomaten bestehen aus einer endlichen Kontrolle, einem Lese/Schreibfenster fester Größe und einem flexiblen Band. Anfänglich enthält dieses sowohl die Eingabe als auch Bandbegrenzungssymbole. Die Berechnung eines Restartautomaten läuft in so genannten Zyklen ab. Diese beginnen am linken Rand im Startzustand, in ihnen wird eine lokale Ersetzung auf dem Band durchgeführt und sie enden mit einem Neustart, bei dem das Lese/Schreibfenster wieder an den linken Rand bewegt wird und der Startzustand wieder eingenommen wird. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich hauptsächlich mit zwei Erweiterungen der Restartautomaten: CD-Systeme von Restartautomaten und nichtvergessende Restartautomaten. Nichtvergessende Restartautomaten können einen Zyklus in einem beliebigen Zustand beenden und CD-Systeme von Restartautomaten bestehen aus einer Menge von Restartautomaten, die zusammen die Eingabe verarbeiten. Dabei wird ihre Zusammenarbeit durch einen Operationsmodus, ähnlich wie bei CD-Grammatik Systemen, geregelt. Für beide Erweiterungen zeigt sich, dass die deterministischen Modelle mächtiger sind als deterministische Standardrestartautomaten. Es wird gezeigt, dass CD-Systeme von Restartautomaten in vielen Fällen durch nichtvergessende Restartautomaten simuliert werden können und andererseits lassen sich auch nichtvergessende Restartautomaten durch CD-Systeme von Restartautomaten simulieren. Des Weiteren werden Restartautomaten und nichtvergessende Restartautomaten untersucht, die nichtdeterministisch sind, aber keine Fehler machen. Es zeigt sich, dass diese Automaten durch deterministische (nichtvergessende) Restartautomaten simuliert werden können, wenn sie direkt nach der Ersetzung einen neuen Zyklus beginnen, oder ihr Fenster nach links und rechts bewegen können. Außerdem gilt, dass alle (nichtvergessenden) Restartautomaten, die zwar Fehler machen dürfen, diese aber nach endlich vielen Zyklen erkennen, durch (nichtvergessende) Restartautomaten simuliert werden können, die keine Fehler machen. Ein weiteres wichtiges Resultat besagt, dass die deterministischen monotonen nichtvergessenden Restartautomaten mit Hilfssymbolen, die direkt nach dem Ersetzungsschritt den Zyklus beenden, genau die deterministischen kontextfreien Sprachen erkennen, wohingegen die deterministischen monotonen nichtvergessenden Restartautomaten mit Hilfssymbolen ohne diese Einschränkung echt mehr, nämlich die links-rechts regulären Sprachen, erkennen. Damit werden zum ersten Mal Restartautomaten mit Hilfssymbolen, die direkt nach dem Ersetzungsschritt ihren Zyklus beenden, von Restartautomaten desselben Typs ohne diese Einschränkung getrennt. Besonders erwähnenswert ist hierbei, dass beide Automatentypen wohlbekannte Sprachklassen beschreiben.

20. Theorietag der GI-Fachgruppe "Automaten und Formale Sprachen''

Die Fachgruppe AFS (früher Fachgruppe 0.1.5) der Gesellschaft für Informatik veranstaltet seit 1991 einmal im Jahr ein Treffen der Fachgruppe im Rahmen eines Theorietags, der traditionell eineinhalb Tage dauert. Seit dem Jahr 1996 wird dem eigentlichen Theorietag noch ein eintägiger Workshop zu speziellen Themen der theoretischen Informatik vorangestellt. In diesem Jahr wurde der Theorietag vom Fachgebiet "Theoretische Informatik" des Fachbereichs Elektrotechnik/Informatik der Universität Kassel organisiert. Er fand vom 29.9. bis 1.10.2010 in Baunatal bei Kassel statt. Dabei stand der begleitende Workshop unter dem allgemeinen Thema "Ausgewählte Themen der Theoretischen Informatik". Als Vortragende für diesen Workshop konnten Carsten Damm (Göttingen), Markus Holzer (Giessen), Peter Leupold (Kassel), Martin Plátek (Prag) und Heribert Vollmer (Hannover) gewonnen werden. Das Programm des eigentlichen Theorietags bestand aus 20 Vorträgen sowie der Sitzung der Fachgruppe AFS. In diesem Band finden sich die Zusammenfassungen aller Vorträge sowohl des Workshops als auch des Theorietags. Desweiteren enthält er das Programm und die Liste aller Teilnehmer.

Systems of Parallel Communicating Restarting Automata

In der vorliegenden Dissertation werden Systeme von parallel arbeitenden und miteinander kommunizierenden Restart-Automaten (engl.: systems of parallel communicating restarting automata; abgekürzt PCRA-Systeme) vorgestellt und untersucht. Dabei werden zwei bekannte Konzepte aus den Bereichen Formale Sprachen und Automatentheorie miteinander vescrknüpft: das Modell der Restart-Automaten und die sogenannten PC-Systeme (systems of parallel communicating components). Ein PCRA-System besteht aus endlich vielen Restart-Automaten, welche einerseits parallel und unabhängig voneinander lokale Berechnungen durchführen und andererseits miteinander kommunizieren dürfen. Die Kommunikation erfolgt dabei durch ein festgelegtes Kommunikationsprotokoll, das mithilfe von speziellen Kommunikationszuständen realisiert wird. Ein wesentliches Merkmal hinsichtlich der Kommunikationsstruktur in Systemen von miteinander kooperierenden Komponenten ist, ob die Kommunikation zentralisiert oder nichtzentralisiert erfolgt. Während in einer nichtzentralisierten Kommunikationsstruktur jede Komponente mit jeder anderen Komponente kommunizieren darf, findet jegliche Kommunikation innerhalb einer zentralisierten Kommunikationsstruktur ausschließlich mit einer ausgewählten Master-Komponente statt. Eines der wichtigsten Resultate dieser Arbeit zeigt, dass zentralisierte Systeme und nichtzentralisierte Systeme die gleiche Berechnungsstärke besitzen (das ist im Allgemeinen bei PC-Systemen nicht so). Darüber hinaus bewirkt auch die Verwendung von Multicast- oder Broadcast-Kommunikationsansätzen neben Punkt-zu-Punkt-Kommunikationen keine Erhöhung der Berechnungsstärke. Desweiteren wird die Ausdrucksstärke von PCRA-Systemen untersucht und mit der von PC-Systemen von endlichen Automaten und mit der von Mehrkopfautomaten verglichen. PC-Systeme von endlichen Automaten besitzen bekanntermaßen die gleiche Ausdrucksstärke wie Einwegmehrkopfautomaten und bilden eine untere Schranke für die Ausdrucksstärke von PCRA-Systemen mit Einwegkomponenten. Tatsächlich sind PCRA-Systeme auch dann stärker als PC-Systeme von endlichen Automaten, wenn die Komponenten für sich genommen die gleiche Ausdrucksstärke besitzen, also die regulären Sprachen charakterisieren. Für PCRA-Systeme mit Zweiwegekomponenten werden als untere Schranke die Sprachklassen der Zweiwegemehrkopfautomaten im deterministischen und im nichtdeterministischen Fall gezeigt, welche wiederum den bekannten Komplexitätsklassen L (deterministisch logarithmischer Platz) und NL (nichtdeterministisch logarithmischer Platz) entsprechen. Als obere Schranke wird die Klasse der kontextsensitiven Sprachen gezeigt. Außerdem werden Erweiterungen von Restart-Automaten betrachtet (nonforgetting-Eigenschaft, shrinking-Eigenschaft), welche bei einzelnen Komponenten eine Erhöhung der Berechnungsstärke bewirken, in Systemen jedoch deren Stärke nicht erhöhen. Die von PCRA-Systemen charakterisierten Sprachklassen sind unter diversen Sprachoperationen abgeschlossen und einige Sprachklassen sind sogar abstrakte Sprachfamilien (sogenannte AFL's). Abschließend werden für PCRA-Systeme spezifische Probleme auf ihre Entscheidbarkeit hin untersucht. Es wird gezeigt, dass Leerheit, Universalität, Inklusion, Gleichheit und Endlichkeit bereits für Systeme mit zwei Restart-Automaten des schwächsten Typs nicht semientscheidbar sind. Für das Wortproblem wird gezeigt, dass es im deterministischen Fall in quadratischer Zeit und im nichtdeterministischen Fall in exponentieller Zeit entscheidbar ist.

Geração automática de testes a partir de descrições de linguagens

Some programs may have their entry data specified by formalized context-free grammars. This formalization facilitates the use of tools in the systematization and the rise of the quality of their test process. This category of programs, compilers have been the first to use this kind of tool for the automation of their tests. In this work we present an approach for definition of tests from the formal description of the entries of the program. The generation of the sentences is performed by taking into account syntactic aspects defined by the specification of the entries, the grammar. For optimization, their coverage criteria are used to limit the quantity of tests without diminishing their quality. Our approach uses these criteria to drive generation to produce sentences that satisfy a specific coverage criterion. The approach presented is based on the use of Lua language, relying heavily on its resources of coroutines and dynamic construction of functions. With these resources, we propose a simple and compact implementation that can be optimized and controlled in different ways, in order to seek satisfaction the different implemented coverage criteria. To make the use of our tool simpler, the EBNF notation for the specification of the entries was adopted. Its parser was specified in the tool Meta-Environment for rapid prototyping

Estendendo CRefine para o suporte de táticas de refinamento

The use of increasingly complex software applications is demanding greater investment in the development of such systems to ensure applications with better quality. Therefore, new techniques are being used in Software Engineering, thus making the development process more effective. Among these new approaches, we highlight Formal Methods, which use formal languages that are strongly based on mathematics and have a well-defined semantics and syntax. One of these languages is Circus, which can be used to model concurrent systems. It was developed from the union of concepts from two other specification languages: Z, which specifies systems with complex data, and CSP, which is normally used to model concurrent systems. Circus has an associated refinement calculus, which can be used to develop software in a precise and stepwise fashion. Each step is justified by the application of a refinement law (possibly with the discharge of proof obligations). Sometimes, the same laws can be applied in the same manner in different developments or even in different parts of a single development. A strategy to optimize this calculus is to formalise these application as a refinement tactic, which can then be used as a single transformation rule. CRefine was developed to support the Circus refinement calculus. However, before the work presented here, it did not provide support for refinement tactics. The aim of this work is to provide tool support for refinement tactics. For that, we develop a new module in CRefine, which automates the process of defining and applying refinement tactics that are formalised in the tactic language ArcAngelC. Finally, we validate the extension by applying the new module in a case study, which used the refinement tactics in a refinement strategy for verification of SPARK Ada implementations of control systems. In this work, we apply our module in the first two phases of this strategy

Symbolic power, robotting, and surveilling

Symbolic power is discussed with reference to mathematics and formal languages. Two distinctions are crucial for establishing mechanical and formal perspectives: one between appearance and reality, and one between sense and reference. These distinctions include a nomination of what to consider primary and secondary. They establish the grammatical format of a mechanical and a formal world view. Such views become imposed on the domains addressed by means of mathematics and formal languages. Through such impositions symbolic power of mathematics becomes exercised. The idea that mathematics describes as it prioritises is discussed with reference to robotting and surveillance. In general, the symbolic power of mathematics and formal languages is summarised through the observations: that mathematics treats parts and properties as autonomous, that it dismembers what it addresses and destroys the organic unity around things, and that it simplifies things and reduces them to a single feature. But, whatever forms the symbolic power may take, it cannot be evaluated along a single good-bad axis.

O aprendizado de regras matemáticas: uma pesquisa de inspiração wittgensteiniana com crianças da 4ª série no estudo da divisão

Neste trabalho, investigamos o aprendizado de regras matemáticas no contexto da sala de aula, com ênfase, principalmente, nas discussões sobre a linguagem. Nosso objetivo principal foi pesquisar as dificuldades de ordem lingüística, enfrentadas pelos alunos no decurso do aprendizado das regras matemáticas, em especial, o conceito/algoritmo da divisão. Para tanto, discutimos, entre outras coisas, o tema “seguir regras”, proposto pelo filósofo austríaco Ludwig Wittgenstein em sua obra Investigações Filosóficas. Nosso trabalho e nossas análises foram fundamentadas, principalmente, na filosofia deste autor, que discute, entre outros temas, a linguagem e sua significação e os fundamentos da matemática, bem como nas reflexões do filósofo Gilles-Gaston Granger que analisa as linguagens formais. Realizamos uma pesquisa de campo que foi desenvolvida na Escola de Aplicação da Universidade Federal do Pará, em uma turma da quarta série do ensino fundamental. As aulas ministradas pela professora da turma foram observadas e, posteriormente, foi solicitado aos alunos que resolvessem problemas de divisão verbais e não-verbais, seguido de uma breve entrevista, na qual indagamos, entre outras questões, como os alunos resolveram os problemas envolvendo a divisão. Em nossas análises destacamos algumas dificuldades dos alunos, percebidas nas observações e em seus registros escritos ou orais: alguns alunos, em suas estratégias de resolução, inventam novas “regras matemáticas”. Há ainda aqueles que “confundem” os contextos na resolução de problemas matemáticos verbais, bem como a dificuldade de compreensão de problemas que trazem informações implícitas.

Enseñando a programar: un camino directo para desarrollar el pensamiento computacional

Está ampliamente aceptado que es fundamental desarrollar la habilidad de resolver problemas. El pensamiento computacional se basa en resolver problemas haciendo uso de conceptos fundamentales de la informática. Nada mejor para desarrollar la habilidad de resolver problemas usando conceptos informáticos que una asignatura de introducción a la programación. Este trabajo presenta nuestras reflexiones acerca de cómo iniciar a un estudiante en el campo de la programación de computadores. El trabajo no detalla los contenidos a impartir, sino que se centra en aspectos metodológicos, con la inclusión de experiencias y ejemplos concretos, a la vez que generales, extensibles a cualquier enseñanza de programación. En general, aunque se van desarrollado lenguajes cada vez más cercanos al lenguaje humano, la programación de ordenadores utilizando lenguajes formales no es una materia intuitiva y de fácil comprensión por parte de los estudiantes. A la persona que ya sabe programar le parece una tarea sencilla, pero al neófito no. Es más, dominar el arte de la programación es complejo. Por esta razón es indispensable utilizar todas las técnicas y herramientas posibles que faciliten dicha labor.

An algebraic definition of Knuthian semantics /

"Contract no. E(04-3)-34, PA 214."