Requirements-aware systems:a research agenda for RE for self-adaptive systems

Requirements are sensitive to the context in which the system-to-be must operate. Where such context is well-understood and is static or evolves slowly, existing RE techniques can be made to work well. Increasingly, however, development projects are being challenged to build systems to operate in contexts that are volatile over short periods in ways that are imperfectly understood. Such systems need to be able to adapt to new environmental contexts dynamically, but the contextual uncertainty that demands this self-adaptive ability makes it hard to formulate, validate and manage their requirements. Different contexts may demand different requirements trade-offs. Unanticipated contexts may even lead to entirely new requirements. To help counter this uncertainty, we argue that requirements for self-adaptive systems should be run-time entities that can be reasoned over in order to understand the extent to which they are being satisfied and to support adaptation decisions that can take advantage of the systems' self-adaptive machinery. We take our inspiration from the fact that explicit, abstract representations of software architectures used to be considered design-time-only entities but computational reflection showed that architectural concerns could be represented at run-time too, helping systems to dynamically reconfigure themselves according to changing context. We propose to use analogous mechanisms to achieve requirements reflection. In this paper we discuss the ideas that support requirements reflection as a means to articulate some of the outstanding research challenges.

The servitization of manufacturing:a review of literature and reflection on future challenges

Purpose – The purpose of this paper is to report the state-of-the-art of servitization by presenting a clinical review of literature currently available on the topic. The paper aims to define the servitization concept, report on its origin, features and drivers and give examples of its adoption along with future research challenges. Design/methodology/approach – In determining the scope of this study, the focus is on articles that are central and relevant to servitization within a wider manufacturing context. The methodology consists of identifying relevant publication databases, searching these using a wide range of key words and phrases associated with servitization, and then fully reviewing each article in turn. The key findings and their implications for research are all described. Findings – Servitization is the innovation of an organisation's capabilities and processes to shift from selling products to selling integrated products and services that deliver value in use. There are a diverse range of servitization examples in the literature. These tend to emphasize the potential to maintain revenue streams and improve profitability. Practical implications – Servitization does not represent a panacea for manufactures. However, it is a concept of significant potential value, providing routes for companies to move up the value chain and exploit higher value business activities. There is little work to date that can be used to help practitioners. Originality/value – This paper provides a useful review of servitization and a platform on which to base more in-depth research into the broader topic of service-led competitive strategy by drawing on the work from other related research communities.

Side information creation for efficient Wyner-Ziv video coding: Classifying and reviewing

Video coding technologies have played a major role in the explosion of large market digital video applications and services. In this context, the very popular MPEG-x and H-26x video coding standards adopted a predictive coding paradigm, where complex encoders exploit the data redundancy and irrelevancy to 'control' much simpler decoders. This codec paradigm fits well applications and services such as digital television and video storage where the decoder complexity is critical, but does not match well the requirements of emerging applications such as visual sensor networks where the encoder complexity is more critical. The Slepian Wolf and Wyner-Ziv theorems brought the possibility to develop the so-called Wyner-Ziv video codecs, following a different coding paradigm where it is the task of the decoder, and not anymore of the encoder, to (fully or partly) exploit the video redundancy. Theoretically, Wyner-Ziv video coding does not incur in any compression performance penalty regarding the more traditional predictive coding paradigm (at least for certain conditions). In the context of Wyner-Ziv video codecs, the so-called side information, which is a decoder estimate of the original frame to code, plays a critical role in the overall compression performance. For this reason, much research effort has been invested in the past decade to develop increasingly more efficient side information creation methods. This paper has the main objective to review and evaluate the available side information methods after proposing a classification taxonomy to guide this review, allowing to achieve more solid conclusions and better identify the next relevant research challenges. After classifying the side information creation methods into four classes, notably guess, try, hint and learn, the review of the most important techniques in each class and the evaluation of some of them leads to the important conclusion that the side information creation methods provide better rate-distortion (RD) performance depending on the amount of temporal correlation in each video sequence. It became also clear that the best available Wyner-Ziv video coding solutions are almost systematically based on the learn approach. The best solutions are already able to systematically outperform the H.264/AVC Intra, and also the H.264/AVC zero-motion standard solutions for specific types of content. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Taxonomy of fundamental concepts of localization in cyber-physical and sensor networks

Localization is a fundamental task in Cyber-Physical Systems (CPS), where data is tightly coupled with the environment and the location where it is generated. The research literature on localization has reached a critical mass, and several surveys have also emerged. This review paper contributes on the state-of-the-art with the proposal of a new and holistic taxonomy of the fundamental concepts of localization in CPS, based on a comprehensive analysis of previous research works and surveys. The main objective is to pave the way towards a deep understanding of the main localization techniques, and unify their descriptions. Furthermore, this review paper provides a complete overview on the most relevant localization and geolocation techniques. Also, we present the most important metrics for measuring the accuracy of localization approaches, which is meant to be the gap between the real location and its estimate. Finally, we present open issues and research challenges pertaining to localization. We believe that this review paper will represent an important and complete reference of localization techniques in CPS for researchers and practitioners and will provide them with an added value as compared to previous surveys.

The need of performance indicators for collaborative business ecosystems

During last decades there has been a trend to build collaboration platforms as enablers for groups of enterprises to jointly provide integrated services and products. As a result, the notion of business ecosystem is getting wider acceptance. However, a critical issue that is still open, despite some efforts in this area, is the identification of adequate performance indicators to measure and motivate sustainable collaboration. This work-in-progress addresses this concern, briefly presenting the state of the art of relevant contributing areas such as, collaborative networks, business ecosystems, enterprise performance indicators, social networks analysis, and supply chains. Complementarily, through an assessment of current gaps, the research challenges are identified and an approach for further development is proposed.

Web-application for gathering, analyzing, and processing health information about allergy data

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

Semantic enrichment of knowledge sources supported by domain ontologies

This thesis introduces a novel conceptual framework to support the creation of knowledge representations based on enriched Semantic Vectors, using the classical vector space model approach extended with ontological support. One of the primary research challenges addressed here relates to the process of formalization and representation of document contents, where most existing approaches are limited and only take into account the explicit, word-based information in the document. This research explores how traditional knowledge representations can be enriched through incorporation of implicit information derived from the complex relationships (semantic associations) modelled by domain ontologies with the addition of information presented in documents. The relevant achievements pursued by this thesis are the following: (i) conceptualization of a model that enables the semantic enrichment of knowledge sources supported by domain experts; (ii) development of a method for extending the traditional vector space, using domain ontologies; (iii) development of a method to support ontology learning, based on the discovery of new ontological relations expressed in non-structured information sources; (iv) development of a process to evaluate the semantic enrichment; (v) implementation of a proof-of-concept, named SENSE (Semantic Enrichment kNowledge SourcEs), which enables to validate the ideas established under the scope of this thesis; (vi) publication of several scientific articles and the support to 4 master dissertations carried out by the department of Electrical and Computer Engineering from FCT/UNL. It is worth mentioning that the work developed under the semantic referential covered by this thesis has reused relevant achievements within the scope of research European projects, in order to address approaches which are considered scientifically sound and coherent and avoid “reinventing the wheel”.

Organic-inorganic hybrid sol-gelcoatings for metal corrosion protection: a review of recent progress

This paper is a review of the most recent and relevant achievements (from 2001 to 2013) on the development of organic–inorganic hybrid (OIH) coatings produced by sol–gel-derivedmethods to improve resistance to oxidation/corrosion of different metallic substrates and their alloys. This review is focused on the research of OIH coatings based on siloxanes using the sol–gel process conducted at an academic level and aims to summarize the materials developed and identify perspectives for further research. The fundamentals of sol–gel are described, including OIH classification, the interaction with the substrate, their advantages, and limitations. The main precursors used in the synthesis ofOIHsol–gel coatings for corrosion protection are also discussed, according to the metallic substrate used. Finally, a multilayer system to improve the resistance to corrosion is proposed, based on OIH coatings produced by the sol–gel process, and the future research challenges are debated.

Alternativas tecnológicas para la recuperación y valorización del nitrógeno presente en los residuos orgánicos

La conciencia de los problemas asociados a la gestión de los residuos orgánicos y el interés por las oportunidades de su recuperación y valorización han ido tomando importancia en los últimos años, tanto en el campo de las deyecciones ganaderas como en el sector de las aguas residuales. Consecuentemente, las combinaciones tecnológicas que permitan cerrar los ciclos de los nutrientes y la recuperación energética han adquirido mayor importancia en la investigación así como en las nuevas normativas sectoriales. En este contexto se sitúa el trabajo realizado durante el periodo becado (octubre 2010 - noviembre 2011). En una primera etapa de estudio bibliográfico se identificaron i) el aumento de la eficiencia en el uso del nitrógeno en la agricultura y en la ganadería, ii) la reutilización del nitrógeno en los mismos ecosistemas agrícolas y iii) el tratamiento de las deyecciones para redistribuir el nitrógeno a zonas con poca disponibilidad, como las tres direcciones principales hacia las cuales se está focalizando el interés del sector agrícola. Se puso en marcha una planta piloto de stripping y absorción para estudiar la posibilidad de recuperar y valorizar el amoniaco presente en los purines en forma de solución amoniacal para la industria de fertilizantes. Los resultados obtenidos evidenciaron el rol fundamental de las características iníciales del substrato en el rendimiento global del proceso. En particular, elevados contenidos en materia orgánica resultaron en bajas eficiencias y en elevadas contaminaciones del producto obtenido. Finalmente, considerando sus potenciales ventajas tanto en la gestión de los residuos ganaderos como de las aguas residuales y focalizándose en las perdidas de nitrógeno se estudió un sistema descentralizado de separación de orina instalado en un centro de investigación. Los resultados preliminares permitieron caracterizar los principales procesos que ocurren en el sistema e identificar las posibles líneas futuras de investigación.

La réception du concept d'indépendance de la magistrature à Madagascar

Il est connu que ceux qui ne s’informent pas sur leur passé seront toujours condamnés à répéter les mêmes erreurs et pour déterminer où aller il faut d’abord savoir d’où on vient . La thèse se penche sur l’analyse de plus de deux siècles d’histoire de l’appareil judiciaire malgache à la lumière du concept d’indépendance de la magistrature. L’auteur porte une analyse rétrospective sur une assez longue période qui s’étend de la fin du XVIIIème siècle à nos jours au cours de laquelle il essaie de comprendre l’ensemble des situations ayant prévalu dans le pays témoin, avant, pendant et après la colonisation française. Cette thèse tente d’apporter des argumentaires nouveaux et une méthodologie d’approche nouvelle dans l’analyse de l’appareil judiciaire d’un pays anciennement colonisé. Il s’agit de mettre de côté certaines idées reçues sur les situations des systèmes juridiques des pays anciennement colonisés, notamment malgache et africains. L’étude remet en cause quelques préjugés d’antan qui marquent encore les esprits relativement aux situations précoloniales, à l’arrivée des modèles juridiques occidentaux et plus particulièrement au concept d’indépendance de la magistrature et sa consistance actuelle dans les anciennes colonies, à l’instar de la Grande Île. A travers l'étude du cas particulier de Madagascar, la thèse apporte des réponses à plusieurs questions suscitées par l’acculturation du système juridique des anciennes colonies à partir de leur contact avec les modèles juridiques occidentaux. La question spécifique de recherche consiste à déterminer si le concept d’indépendance de la magistrature est déjà entré dans le système juridique des pays anciennement colonisés comme Madagascar. Pour l’auteur, le concept d’indépendance de la magistrature tel que compris en Occident n’a jamais fait son véritable entrée à Madagascar. Le cadre théorique adopté pour la vérification de l’hypothèse combine le positivisme juridique avec les approches anthropologique et sociologique et se distingue des recherches presque exclusivement positivistes antérieures. Dans la première partie, l’auteur propose le cadre théorique de recherche et rapporte les modes de règlements des conflits à l’époque précoloniale. L’analyse anthropologique de la période a démontré que le concept d’indépendance de la magistrature fut inconnu des traditions judiciaires précoloniales même si une certaine influence occidentale imprégnait le processus de métissage spontanée diligenté par les souverains successifs. Dans la seconde partie, l’auteur livre une analyse de la période coloniale et postcoloniale jusqu’à l’époque contemporaine. Pour la période coloniale, l’ouvrage relate, d’une part, les multiples mesures prises durant les années coloniales, qui éloignèrent le modèle juridique colonial implanté à Madagascar du modèle juridique français original de la métropole. D’autre part, il mesure les impacts de l’instauration du modèle colonial sur les traditions juridiques malgaches précoloniales. Contrairement aux idées reçues, le modèle juridique français et tous ses concepts clés, notamment le concept de séparation des pouvoirs et celui d’indépendance de la magistrature ne furent pas transmis à Madagascar par le fait de la conquête. Ensuite, il a survolé la magistrature des trois républiques successives depuis l’indépendance acquise en 1960. En premier lieu, par une analyse résolument positiviste l’auteur analyse les imperfections initiales des choix et des mesures prises lors de la mise en place du nouveau système juridique de la jeune république durant les premières années de l’indépendance et dont la magistrature malgache est encore tributaire aujourd’hui. En second lieu, par une démarche à la fois positiviste et sociologique, il démontre que les valeurs du concept d’indépendance de la magistrature, reconnues par le système politique et timidement repris par le système juridique, n’ont pas réussi jusqu’ici à pénétrer le cœur de ce dernier

Rôle des ressources humaines dans la performance du système de référence-évacuation de Kayes au Mali

La mortalité maternelle et périnatale est un problème majeur de santé publique dans les pays en développement. Elle illustre l’écart important entre les pays développés et les pays en développement. Les interventions techniques pour améliorer la santé maternelle et périnatale sont connues dans les pays en développement, mais ce sont la faiblesse des systèmes de santé et les défis liés aux ressources qui freinent leur généralisation. L’objectif principal de ce travail était de mieux comprendre le rôle des ressources humaines en particulier ceux de la première ligne dans la performance d’un système de référence maternelle. Au Mali, la mise en place d’un système de référence maternelle, système de référence-évacuation « SRE », fait partie des mesures nationales de lutte contre la mortalité maternelle et périnatale. Les trois composantes du SRE, soit les caisses de solidarité, le transport et la communication et la mise à niveau des soins obstétricaux, permettent une action simultanée du côté de la demande et de l’offre de soins maternels et périnatals. Néanmoins, la pénurie de personnel qualifié a conduit à des compromis sur la qualification du personnel dans l’implantation de ce système. La région de Kayes, première région administrative du Mali, est une région de forte émigration. Elle dispose d’une offre de soins plus diversifiée qu’ailleurs au Mali, grâce à l’appui des Maliens de l’extérieur. Son SRE offre ainsi un terrain d’études adéquat pour l’analyse du rôle des professionnels de première ligne. De façon plus spécifique, ce travail avait pour objectifs 1) d’identifier les caractéristiques des équipes de soins de première ligne qui sont associées à une meilleure performance du SRE en termes de survie simultanée de la mère et du nouveau-né et 2) d’approfondir la compréhension des pratiques de gestion des ressources humaines, susceptibles d’expliquer les variations de la performance du SRE de Kayes. Pour atteindre ces objectifs, nous avons, à partir du cadre de référence de Michie et West modélisé les facteurs liés aux ressources humaines qui ont une influence potentielle sur la performance du SRE de Kayes. L’exploration des variations du processus motivationnel a été faite à partir de la théorie de l’attente de Vroom. Nous avons ensuite combiné une revue de la littérature et un devis de recherche mixte (quantitative et qualitative). Les données pour les analyses quantitatives proviennent d’un système d’enregistrement continu de toutes les urgences obstétricales (GESYRE : Gestion du Système de Référence Évacuation mis en place depuis 2004 dans le cadre du suivi et de l’évaluation du SRE de Kayes) et des enquêtes à passages répétés sur les données administratives et du personnel des centres de santé. Un modèle de régression biprobit a permis d’évaluer les effets du niveau d’entrée dans le SRE et des équipes de soins sur la survie jointe de la mère et du nouveau-né. A l’aide d’entrevues semi-structurées et d’observations, nous avons exploré les pratiques de gestion des personnes dans des centres de santé communautaires « CScom » sélectionnés par un échantillonnage raisonné. Les résultats de ce travail ont confirmé que la main d’œuvre humaine demeure cruciale pour la performance du SRE. Les professionnels de première ligne ont influencé la survie des femmes et des nouveau-nés, à morbidités égales, et lorsque la distance parcourue est prise en compte. La meilleure survie de la mère et du nouveau-né est retrouvée dans les cas d’accès direct à l’hôpital régional. Les femmes qui sont évacuées des centres de première ligne où il y a plus de professionnels ou un personnel plus qualifié avaient un meilleur pronostic materno-fœtal que celles qui ont consulté dans des centres qui disposent de personnel peu qualifié. Dans les centres de première ligne dirigés par un médecin, des variations favorables à la performance comme une implication directe des médecins dans les soins, un environnement de soins concurrentiel ont été retrouvés. Concernant les pratiques de gestion dans les centres de première ligne, les chefs de poste ont mis en place des incitatifs pour motiver le personnel à plus de performance. Le processus motivationnel demeure toutefois très complexe et variable. La désirabilité de bons résultats des soins (valence) est élevée pour tous les professionnels ; cependant les motifs étaient différents entre les catégories de personnel. Par ailleurs, le faible niveau d’équipements et la multiplicité des acteurs ont empêché l’établissement d’un lien entre l’effort fourni par les professionnels et les résultats de soins. Cette compréhension du rôle des professionnels de première ligne pourra aider le personnel administratif à mieux cibler le monitorage de la performance du SRE. Le personnel de soins pourra s’en servir pour reconnaitre et appliquer les pratiques associées à une bonne performance. Dans le domaine de la recherche, les défis de recherche ultérieurs sur les facteurs humains de la performance du SRE seront mieux identifiés.

Economic models and algorithms for distributed systems

Distributed computing paradigms for sharing resources such as Clouds, Grids, Peer-to-Peer systems, or voluntary computing are becoming increasingly popular. While there are some success stories such as PlanetLab, OneLab, BOINC, BitTorrent, and SETI@home, a widespread use of these technologies for business applications has not yet been achieved. In a business environment, mechanisms are needed to provide incentives to potential users for participating in such networks. These mechanisms may range from simple non-monetary access rights, monetary payments to specific policies for sharing. Although a few models for a framework have been discussed (in the general area of a "Grid Economy"), none of these models has yet been realised in practice. This book attempts to fill this gap by discussing the reasons for such limited take-up and exploring incentive mechanisms for resource sharing in distributed systems. The purpose of this book is to identify research challenges in successfully using and deploying resource sharing strategies in open-source and commercial distributed systems.

Climate change and coupling of macronutrient cycles along the atmospheric, terrestrial, freshwater and estuarine continuum

This paper provides an introduction to the Special Issue on “Climate Change and Coupling of Macronutrient Cycles along the Atmospheric, Terrestrial, Freshwater and Estuarine Continuum”, dedicated to Colin Neal on his retirement. It is not intended to be a review of this vast subject, but an attempt to synthesize some of the major findings from the 22 contributions to the Special Issue in the context of what is already known. The major research challenges involved in understanding coupled macronutrient cycles in these environmental media are highlighted, and the difficulties of making credible predictions of the effects of climate change are discussed. Of particular concern is the possibility of interactions which will enhance greenhouse gas concentrations and provide positive feedback to global warming.

Communicating probabilistic information from climate model ensembles—lessons from numerical weather prediction

Climate model ensembles are widely heralded for their potential to quantify uncertainties and generate probabilistic climate projections. However, such technical improvements to modeling science will do little to deliver on their ultimate promise of improving climate policymaking and adaptation unless the insights they generate can be effectively communicated to decision makers. While some of these communicative challenges are unique to climate ensembles, others are common to hydrometeorological modeling more generally, and to the tensions arising between the imperatives for saliency, robustness, and richness in risk communication. The paper reviews emerging approaches to visualizing and communicating climate ensembles and compares them to the more established and thoroughly evaluated communication methods used in the numerical weather prediction domains of day-to-day weather forecasting (in particular probabilities of precipitation), hurricane and flood warning, and seasonal forecasting. This comparative analysis informs recommendations on best practice for climate modelers, as well as prompting some further thoughts on key research challenges to improve the future communication of climate change uncertainties.

Global change pressures on soils from land use and management

Soils are subject to varying degrees of direct or indirect human disturbance, constituting a major global change driver. Factoring out natural from direct and indirect human influence is not always straightforward, but some human activities have clear impacts. These include land use change, land management, and land degradation (erosion, compaction, sealing and salinization). The intensity of land use also exerts a great impact on soils, and soils are also subject to indirect impacts arising from human activity, such as acid deposition (sulphur and nitrogen) and heavy metal pollution. In this critical review, we report the state-of-the-art understanding of these global change pressures on soils, identify knowledge gaps and research challenges, and highlight actions and policies to minimise adverse environmental impacts arising from these global change drivers. Soils are central to considerations of what constitutes sustainable intensification. Therefore, ensuring that vulnerable and high environmental value soils are considered when protecting important habitats and ecosystems, will help to reduce the pressure on land from global change drivers. To ensure that soils are protected as part of wider environmental efforts, a global soil resilience programme should be considered, to monitor, recover or sustain soil fertility and function, and to enhance the ecosystem services provided by soils. Soils cannot, and should not, be considered in isolation of the ecosystems that they underpin and vice versa. The role of soils in supporting ecosystems and natural capital needs greater recognition. The lasting legacy of the International Year of Soils in 2015 should be to put soils at the centre of policy supporting environmental protection and sustainable development.