Abstrações para uma linguagem de programação visando aplicações móveis em um ambiente de Pervasive Computing

Computação Móvel é um termo genérico, ainda em definição, ao redor do qual se delineia um espectro de cenários possíveis, desde a Computação Pessoal, com o uso de computadores de mão, até a visão futurista da Computação Ubíqua. O foco do projeto ISAM (Infra-estrutura de Suporte às Aplicações Móveis Distribuída), em desenvolvimento no II/UFRGS, é a Pervasive Computing. Esta desenha um cenário onde o usuário é livre para se deslocar mantendo o acesso aos recursos da rede e ao seu ambiente computacional, todo tempo em qualquer lugar. Esse novo cenário apresenta muitos desafios para o projeto e execução de aplicações. Nesse escopo, esta tese aprofunda a discussão sobre questões relativas à adaptação ao contexto em um ambiente pervasivo sob a ótica de uma Linguagem de Programação, e define uma linguagem chamada ISAMadapt. A definição da linguagem ISAMadapt baseia-se em quatro abstrações: contexto, adaptadores, políticas e comandos de adaptação. Essas abstrações foram concretizadas em duas visões: (1) em tempo de programação, através de comandos da linguagem e arquivos de configuração, descritos com o auxílio do Ambiente de Desenvolvimento de Aplicações; (2) em tempo de execução, através de serviços e APIs fornecidos pelos componentes que integram o ambiente de execução pervasiva (ISAMpe). Deste, os principais componentes que implementam a semântica de execução da aplicação ISAMadapt são: o serviço de reconhecimento de contexto, ISAMcontextService, e a máquina de execução da adaptação dinâmica, ISAMadaptEngine.As principais contribuições desta tese são: (a) primeira linguagem para a codificação de aplicações pervasivas; (b) sintaxe e semântica de comandos para expressar sensibilidade ao contexto pervasivo; (c) fonte para o desenvolvimento de uma metodologia de projeto de aplicações pervasivas; (d) projeto ISAM e o projeto contextS (www.inf.ufrgs.br/~isam) que fornecem suporte para o ciclo de vida das aplicações, desde o desenvolvimento até a execução de aplicações pervasivas.

A contractive method for computing the stationary solution of the euler equation

A contractive method for computing stationary solutions of intertemporal equilibrium models is provide. The method is is implemented using a contraction mapping derived from the first-order conditions. The deterministic dynamic programming problem is used to illustrate the method. Some numerical examples are performed.

Visualização interativa e manipulação de imagens 3D em tempo real usando métodos baseados na GPU

Este trabalho apresenta um conjunto de ferramentas que exploram as capacidades recentes das placas gráficas de computadores pessoais para prover a visualização e a interação com volumes de dados. O objetivo é oferecer ao usuário ferramentas que permitam a remoção interativa de partes não relevantes do volume. Assim, o usuário é capaz de selecionar um volume de interesse, o que pode tanto facilitar a compreensão da sua estrutura quanto a sua relação com os volumes circundantes. A técnica de visualização direta de volumes através do mapeamento de texturas é explorada para desenvolver estas ferramentas. O controle programável dos cálculos realizados pelo hardware gráfico para gerar a aparência de cada pixel na tela é usado para resolver a visibilidade de cada ponto do volume em tempo real. As ferramentas propostas permitem a modificação da visibilidade de cada ponto dentro do hardware gráfico, estendendo o benefício da visualização acelerada por hardware. Três ferramentas de interação são propostas: uma ferramenta de recorte planar que permite a seleção de um volume de interesse convexo; uma ferramenta do tipo “borracha”, para eliminar partes não relevantes da imagem; e uma ferramenta do tipo “escavadeira”, para remover camadas do volume Estas ferramentas exploram partes distintas do fluxo de visualização por texturas, onde é possível tomar a decisão sobre a visibilidade de cada ponto do volume. Cada ferramenta vem para resolver uma deficiência da ferramenta anterior. Com o recorte planar, o usuário aproxima grosseiramente o volume de interesse; com a borracha, ele refina o volume selecionado que, finalmente, é terminado com a escavadeira. Para aplicar as ferramentas propostas ao volume visualizado, são usadas técnicas de interação conhecidas, comuns nos sistemas de visualização 2D. Isto permite minimizar os esforços do usuário no treinamento do uso das ferramentas. Finalmente, são ilustradas as aplicações potenciais das ferramentas propostas para o estudo da anatomia do fígado humano. Nestas aplicações foi possível identificar algumas necessidades do usuário na visualização interativa de conjuntos de dados médicos. A partir destas observações, são propostas também novas ferramentas de interação, baseadas em modificações nas ferramentas propostas.

Primitivas para suporte à distribuição de objetos direcionados à pervasive computing

Renovados são os desa os trazidos à computação distribuída pelos recentes desenvolvimentos nas tecnologias de computação móvel. Tais avanços inspiram uma perspectiva na qual a computação tornar-se-á uma entidade ubíqua em um futuro próximo, estando presente nas mais simples atividades do dia-a-dia. Esta perspectiva é motivadora das pesquisas conduzidas no escopo do projeto ISAM, as quais investigam as questões relativas ao uso da computação em ambientes móveis de larga escala. Neste trabalho é apresentado o sistema PRIMOS (PRIMitives for Object Scheduling), o qual busca, pela complementação da plataforma Java, satisfazer as emergentes necessidades do ISAM. Especi camente, o PRIMOS constitui um conjunto de primitivas para instanciação remota e migração de objetos, comunicação e monitoração, direcionadas a um ambiente de computação distribuída de larga escala de características pervasivas. A primitiva de instanciação remota disponibilizada pelo PRIMOS aumenta a plataforma Java padrão com a possibilidade de criar e ativar objetos em nodos remotos do sistema. Por sua vez, a primitiva de migração faculta a relocação de objetos. A consecu- ção de tais semânticas tem como sub-produto a de nição de semânticas para ativação e desativação de objetos, assim como para captura e restauração de contexto de execução. Sob a perspectiva da comunicação, o PRIMOS de ne um esquema de endereçamento independente de protocolo de transporte, assim como uma interface neutra para acesso às facilidades de comunicação. A integração destas funcionalidades ao mecanismo de invocações remotas da plataforma Java, o RMI, permite a desvinculação deste da pilha TCP/IP. Por conseguinte, habilita a adoção de transportes otimizados ao hardware de comunicação disponibilizado pelo sistema. No que se refere à monitoração, o PRIMOS de ne um esquema exível e extensível baseado em sensores. A exibilidade vem principalmente da possibilidade dos sensores terem seus parâmetros de operação recon gurados a qualquer momento em resposta a novas necessidades do sistema. Por outro lado, o sistema é extensível pois o conjunto de sensores básicos, ditos nativos, pode ser aumentado por sensores providos pela aplicação. Com intuito de validar as idéias postuladas, um protótipo foi construído para o sistema. Sobre este, baterias de testes foram realizadas para cada uma das primitivas constituintes do PRIMOS.

A representação social do cloud computing na visão dos profissionais de TI brasileiros

Este estudo visa desenvolver uma investigação exploratória e quali-quantitativa, a cerca da representação social do Cloud Computing, na visão dos profissionais de TI brasileiros. Objetiva expor quais as percepções dos usuários da área de TI a respeito do paradigma computacional Cloud Computing. Para suportar o estudo teórico, foram coletados dados empíricos, por meio de questionários online respondidos por 221 profissionais da área de TI. Com o uso da técnica de evocação de palavras e da teoria da representação social (TRS), os dados coletados foram sumarizados. Após o tratamento dos dados mediante o uso da técnica do quadro de quatro casas de Vergès, obteve-se como resultado, a identificação do núcleo central e do sistema periférico da representação social do Cloud Computing. Por fim, os dados foram analisados utilizando-se as análises implicativa e de conteúdo, de forma a que todas as informações fossem abstraídas para melhor interpretação do tema. Obteve-se como resultado, que o núcleo central da representação social do Cloud Computing é composto pelas seguintes palavras “Nuvem”, “Armazenamento”, “Disponibilidade”, “Internet”, “Virtualização” e “Segurança”. Por sua vez, as palavras identificadas como parte do sistema periférico da representação social do Cloud Computing foram: “Compartilhamento”, “Escalabilidade” e ”Facilidade”. Os resultados permitem compreender qual percepção dos profissionais de TI a respeito deste paradigma tecnológico e sua correlação com o referencial teórico abordado. Tais informações e percepções podem auxiliar a tornar o não familiar em familiar, ou seja, compreender como o Cloud Computing é representado, visto e, finalmente, reconhecido pelos profissionais da área de TI.

Rapid prototyping of ubiquitous computing environments

Ubiquitous computing raises new usability challenges that cut across design and development. We are particularly interested in environments enhanced with sensors, public displays and personal devices. How can prototypes be used to explore the users' mobility and interaction, both explicitly and implicitly, to access services within these environments? Because of the potential cost of development and design failure, these systems must be explored using early assessment techniques and versions of the systems that could disrupt if deployed in the target environment. These techniques are required to evaluate alternative solutions before making the decision to deploy the system on location. This is crucial for a successful development, that anticipates potential user problems, and reduces the cost of redesign. This thesis reports on the development of a framework for the rapid prototyping and analysis of ubiquitous computing environments that facilitates the evaluation of design alternatives. It describes APEX, a framework that brings together an existing 3D Application Server with a modelling tool. APEX-based prototypes enable users to navigate a virtual world simulation of the envisaged ubiquitous environment. By this means users can experience many of the features of the proposed design. Prototypes and their simulations are generated in the framework to help the developer understand how the user might experience the system. These are supported through three different layers: a simulation layer (using a 3D Application Server); a modelling layer (using a modelling tool) and a physical layer (using external devices and real users). APEX allows the developer to move between these layers to evaluate different features. It supports exploration of user experience through observation of how users might behave with the system as well as enabling exhaustive analysis based on models. The models support checking of properties based on patterns. These patterns are based on ones that have been used successfully in interactive system analysis in other contexts. They help the analyst to generate and verify relevant properties. Where these properties fail then scenarios suggested by the failure provide an important aid to redesign.

A bounded upwinding scheme for computing convection-dominated transport problems

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Increasing Moodle Resources Through Cloud Computing

The increase of higher education offer is a basic need of developed and emerging countries. It requires increasing and ongoing investments. The offer of higher education, by means of Distance Learning, based on the Internet, is one of the most efficient manners for the massification of this offer, as it allows ample coverage and lower costs. In this scenario, we highlight Moodle, an open and low-cost environment for Distance Learning. Its utilization may be amplified through the adoption of an emerging Information and Communication Technology (ICT), Cloud Computing, which allows the virtualization of Moodle sites, cutting costs, facilitating management and increasing its service capacity. This article diffuses a public tool, opened and free, for automatic conversion of Moodle sites, such that these may be hosted on Azure: the Cloud Computing environment of Microsoft.

Paralelização em GPU da segmentação vascular com extração de Centerlines por Height Ridges

The vascular segmentation is important in diagnosing vascular diseases like stroke and is hampered by noise in the image and very thin vessels that can pass unnoticed. One way to accomplish the segmentation is extracting the centerline of the vessel with height ridges, which uses the intensity as features for segmentation. This process can take from seconds to minutes, depending on the current technology employed. In order to accelerate the segmentation method proposed by Aylward [Aylward & Bullitt 2002] we have adapted it to run in parallel using CUDA architecture. The performance of the segmentation method running on GPU is compared to both the same method running on CPU and the original Aylward s method running also in CPU. The improvemente of the new method over the original one is twofold: the starting point for the segmentation process is not a single point in the blood vessel but a volume, thereby making it easier for the user to segment a region of interest, and; the overall gain method was 873 times faster running on GPU and 150 times more fast running on the CPU than the original CPU in Aylward

MATHEMATICA notebook for computing tetrahedral finite element shape functions and matrices for the Helmholtz equation

A MATHEMATICA notebook to compute the elements of the matrices which arise in the solution of the Helmholtz equation by the finite element method (nodal approximation) for tetrahedral elements of any approximation order is presented. The results of the notebook enable a fast computational implementation of finite element codes for high order simplex 3D elements reducing the overheads due to implementation and test of the complex mathematical expressions obtained from the analytical integrations. These matrices can be used in a large number of applications related to physical phenomena described by the Poisson, Laplace and Schrodinger equations with anisotropic physical properties.

Three-dimensional structure of ribonuclease T-1 complexed with an isosteric phosphonate substrate analogue of GpU: Alternate substrate binding modes and catalysis

The X-ray crystal structure of a complex between ribonuclease T-1 and guanylyl(3'-6')-6'-deoxyhomouridine (GpcU) has been determined at 2.0 Angstrom resolution. This Ligand is an isosteric analogue of the minimal RNA substrate, guanylyl(3'-5')uridine (GpU), where a methylene is substituted for the uridine 5'-oxygen atom. Two protein molecules are part of the asymmetric unit and both have a GpcU bound at the active site in the same manner. The protein-protein interface reveals an extended aromatic stack involving both guanines and three enzyme phenolic groups. A third GpcU has its guanine moiety stacked on His92 at the active site on enzyme molecule A and interacts with GpcU on molecule B in a neighboring unit via hydrogen bonding between uridine ribose 2'- and 3'-OH groups. None of the uridine moieties of the three GpcU molecules in the asymmetric unit interacts directly with the protein. GpcU-active-site interactions involve extensive hydrogen bonding of the guanine moiety at the primary recognition site and of the guanosine 2'-hydroxyl group with His40 and Glu58. on the other hand, the phosphonate group is weakly bound only by a single hydrogen bond with Tyr38, unlike ligand phosphate groups of other substrate analogues and 3'-GMP, which hydrogen-bonded with three additional active-site residues. Hydrogen bonding of the guanylyl 2'-OH group and the phosphonate moiety is essentially the same as that recently observed for a novel structure of a RNase T-1-3'-GMP complex obtained immediately after in situ hydrolysis of exo-(S-p)-guanosine 2',3'-cyclophosphorothioate [Zegers et al. (1998) Nature Struct. Biol. 5, 280-283]. It is likely that GpcU at the active site represents a nonproductive binding mode for GpU [:Steyaert, J., and Engleborghs (1995) fur. J. Biochem. 233, 140-144]. The results suggest that the active site of ribonuclease T-1 is adapted for optimal tight binding of both the guanylyl 2'-OH and phosphate groups (of GpU) only in the transition state for catalytic transesterification, which is stabilized by adjacent binding of the leaving nucleoside (U) group.

Interpolating EFGM for computing continuous and discontinuous electromagnetic fields

Purpose - This paper proposes an interpolating approach of the element-free Galerkin method (EFGM) coupled with a modified truncation scheme for solving Poisson's boundary value problems in domains involving material non-homogeneities. The suitability and efficiency of the proposed implementation are evaluated for a given set of test cases of electrostatic field in domains involving different material interfaces.Design/methodology/approach - the authors combined an interpolating approximation with a modified domain truncation scheme, which avoids additional techniques for enforcing the Dirichlet boundary conditions and for dealing with material interfaces usually employed in meshfree formulations.Findings - the local electric potential and field distributions were correctly described as well as the global quantities like the total potency and resistance. Since, the treatment of the material interfaces becomes practically the same for both the finite element method (FEM) and the proposed EFGM, FEM-oriented programs can, thus, be easily extended to provide EFGM approximations.Research limitations/implications - the robustness of the proposed formulation became evident from the error analyses of the local and global variables, including in the case of high-material discontinuity.Practical implications - the proposed approach has shown to be as robust as linear FEM. Thus, it becomes an attractive alternative, also because it avoids the use of additional techniques to deal with boundary/interface conditions commonly employed in meshfree formulations.Originality/value - This paper reintroduces the domain truncation in the EFGM context, but by using a set of interpolating shape functions the authors avoided the use of Lagrange multipliers as well Mathematics in Engineering high-material discontinuity.