Development of a tool for designing tests based on statistics and metadata

Background: This project’s idea arose derived of the need of the professors of the department “Computer Languages and Systems and Software Engineering (DLSIIS)” to develop exams with multiple choice questions in a more productive and comfortable way than the one they are currently using. The goal of this project is to develop an application that can be easily used by the professors of the DLSIIS when they need to create a new exam. The main problems of the previous creation process were the difficulty in searching for a question that meets some specific conditions in the previous exam files; and the difficulty for editing exams because of the format of the employed text files. Result: The results shown in this document allow the reader to understand how the final application works and how it addresses successfully every customer need. The elements that will help the reader to understand the application are the structure of the application, the design of the different components, diagrams that show the workflow of the application and some selected fragments of code. Conclusions: The goals stated in the application requirements are finally met. In addition, there are some thoughts about the work performed during the development of the application and how it improved the author skills in web development.

RADIANCE-A planning software for intra-operative radiation therapy

In the last decades accumulated clinical evidence has proven that intra-operative radiation therapy (IORT) is a very valuable technique. In spite of that, planning technology has not evolved since its conception, being outdated in comparison to current state of the art in other radiotherapy techniques and therefore slowing down the adoption of IORT. RADIANCE is an IORT planning system, CE and FDA certified, developed by a consortium of companies, hospitals and universities to overcome such technological backwardness. RADIANCE provides all basic radiotherapy planning tools which are specifically adapted to IORT. These include, but are not limited to image visualization, contouring, dose calculation algorithms-Pencil Beam (PB) and Monte Carlo (MC), DVH calculation and reporting. Other new tools, such as surgical simulation tools have been developed to deal with specific conditions of the technique. Planning with preoperative images (preplanning) has been evaluated and the validity of the system being proven in terms of documentation, treatment preparation, learning as well as improvement of surgeons/radiation oncologists (ROs) communication process. Preliminary studies on Navigation systems envisage benefits on how the specialist to accurately/safely apply the pre-plan into the treatment, updating the plan as needed. Improvements on the usability of this kind of systems and workflow are needed to make them more practical. Preliminary studies on Intraoperative imaging could provide an improved anatomy for the dose computation, comparing it with the previous pre-plan, although not all devices in the market provide good characteristics to do so. DICOM.RT standard, for radiotherapy information exchange, has been updated to cover IORT particularities and enabling the possibility of dose summation with external radiotherapy. The effect of this planning technology on the global risk of the IORT technique has been assessed and documented as part of a failure mode and effect analysis (FMEA). Having these technological innovations and their clinical evaluation (including risk analysis) we consider that RADIANCE is a very valuable tool to the specialist covering the demands from professional societies (AAPM, ICRU, EURATOM) for current radiotherapy procedures.

Colaboração e cooperação entre sistemas produtivos dispersos de empresas virtuais.

No mercado global e digital, as empresas são desafiadas a encontrar caminhos inovadores para atender o aumento da pressão -competitiva. A competição é uma das formas de interação das organizações, além da colaboração e da cooperação. A cooperação e a colaboração apresentam formas de produzir conjuntamente aumentando o potencial de atendimento das empresas. Os desafios mais encontrados no mercado são: reduzir os custos, sempre assegurar qualidade e personalizar os produtos e serviços. Um fenômeno de negócios comum hoje é a terceirização da manufatura e da logística para fornecedores domésticos e estrangeiros e provedores de serviços. Essa terceirização provoca, intrinsecamente, um espalhamento geográfico da produção em novos centros que oferecem vantagens nos recursos energéticos, matérias primas e centros de produção de conhecimento. Essa terceirização pode ser realizada também nas formas de colaboração e cooperação. Para isso, as empresas necessitam estabelecer uma forma de confiança entre si. No conceito de empresa virtual, a confiança é amplamente discutida para atingir uma colaboração e/ou cooperação entre empresas. O objetivo deste trabalho é propor e modelar uma ferramenta que atenda as necessidades das empresas para colaboração e/ou cooperação entre elas, considerando suas necessidades de confiança. As empresas aqui são vistas como sistemas produtivos, com suas camadas de gerenciamento de negócios, de acordo com o padrão ANSI/ISA 95. Além disso, um tipo de interpretação da rede de Petri, chamada de rede de Petri produtiva é introduzida como ferramenta para descrever o processo produtivo realizado pelas empresas na forma de workflow. A modelagem dessa arquitetura do sistema produtivo utiliza técnicas de sistemas distribuídos, como a arquitetura orientada a serviços. Além disso, um dos enfoques é das necessidades para o desenvolvimento de novos produtos, que envolve o desafio de personalização. Testes foram realizados para avaliar a proposta de workflow com pessoas de diferentes níveis de conhecimento sobre os processos, sejam de manufatura, sejam de outras áreas. Já a arquitetura proposta foi submetida a um estudo analítico das hipóteses levantadas no ambiente colaborativo.

Koala: sistema para integração de métodos de predição e análise de estruturas de proteína

A Biologia Computacional tem desenvolvido algoritmos aplicados a problemas relevantes da Biologia. Um desses problemas é a Protein Structure Prediction (PSP). Vários métodos têm sido desenvolvidos na literatura para lidar com esse problema. Porém a reprodução de resultados e a comparação dos mesmos não têm sido uma tarefa fácil. Nesse sentido, o Critical Assessment of protein Structure Prediction (CASP), busca entre seus objetivos, realizar tais comparações. Além disso, os sistemas desenvolvidos para esse problema em geral não possuem interface amigável, não favorecendo o uso por não especialistas da computação. Buscando reduzir essas dificuldades, este trabalho propões o Koala, um sistema baseado em uma plataforma web, que integra vários métodos de predição e análises de estruturas de proteínas, possibilitando a execução de experimentos complexos com o uso de fluxos de trabalhos. Os métodos de predição disponíveis podem ser integrados para a realização de análises dos resultados, usando as métricas RMSD, GDT-TS ou TM-Score. Além disso, o método Sort by front dominance (baseado no critério de optimalidade de Pareto), proposto nesse trabalho, consegue avaliar predições sem uma estrutura de referência. Os resultados obtidos, usando proteínas alvo de artigos recentes e do CASP11, indicam que o Koala tem capacidade de realizar um conjunto relativamente grande de experimentos estruturados, beneficiando a determinação de melhores estruturas de proteínas, bem como o desenvolvimento de novas abordagens para predição e análise por meio de fluxos de trabalho.

Informações de suporte ao escalonamento de workflows científicos para a execução em plataformas de computação em nuvem

A ciência tem feito uso frequente de recursos computacionais para execução de experimentos e processos científicos, que podem ser modelados como workflows que manipulam grandes volumes de dados e executam ações como seleção, análise e visualização desses dados segundo um procedimento determinado. Workflows científicos têm sido usados por cientistas de várias áreas, como astronomia e bioinformática, e tendem a ser computacionalmente intensivos e fortemente voltados à manipulação de grandes volumes de dados, o que requer o uso de plataformas de execução de alto desempenho como grades ou nuvens de computadores. Para execução dos workflows nesse tipo de plataforma é necessário o mapeamento dos recursos computacionais disponíveis para as atividades do workflow, processo conhecido como escalonamento. Plataformas de computação em nuvem têm se mostrado um alternativa viável para a execução de workflows científicos, mas o escalonamento nesse tipo de plataforma geralmente deve considerar restrições específicas como orçamento limitado ou o tipo de recurso computacional a ser utilizado na execução. Nesse contexto, informações como a duração estimada da execução ou limites de tempo e de custo (chamadas aqui de informações de suporte ao escalonamento) são importantes para garantir que o escalonamento seja eficiente e a execução ocorra de forma a atingir os resultados esperados. Este trabalho identifica as informações de suporte que podem ser adicionadas aos modelos de workflows científicos para amparar o escalonamento e a execução eficiente em plataformas de computação em nuvem. É proposta uma classificação dessas informações, e seu uso nos principais Sistemas Gerenciadores de Workflows Científicos (SGWC) é analisado. Para avaliar o impacto do uso das informações no escalonamento foram realizados experimentos utilizando modelos de workflows científicos com diferentes informações de suporte, escalonados com algoritmos que foram adaptados para considerar as informações inseridas. Nos experimentos realizados, observou-se uma redução no custo financeiro de execução do workflow em nuvem de até 59% e redução no makespan chegando a 8,6% se comparados à execução dos mesmos workflows sendo escalonados sem nenhuma informação de suporte disponível.

Extração de casos de teste utilizando Redes de Petri hierárquicas e validação de resultados utilizando OWL.

Este trabalho propõe dois métodos para teste de sistemas de software: o primeiro extrai ideias de teste de um modelo desenvolvido em rede de Petri hierárquica e o segundo valida os resultados após a realização dos testes utilizando um modelo em OWL-S. Estes processos aumentam a qualidade do sistema desenvolvido ao reduzir o risco de uma cobertura insuficiente ou teste incompleto de uma funcionalidade. A primeira técnica apresentada consiste de cinco etapas: i) avaliação do sistema e identificação dos módulos e entidades separáveis, ii) levantamento dos estados e transições, iii) modelagem do sistema (bottom-up), iv) validação do modelo criado avaliando o fluxo de cada funcionalidade e v) extração dos casos de teste usando uma das três coberturas de teste apresentada. O segundo método deve ser aplicado após a realização dos testes e possui cinco passos: i) primeiro constrói-se um modelo em OWL (Web Ontology Language) do sistema contendo todas as informações significativas sobre as regras de negócio da aplicação, identificando as classes, propriedades e axiomas que o regem; ii) em seguida o status inicial antes da execução é representado no modelo através da inserção das instâncias (indivíduos) presentes; iii) após a execução dos casos de testes, a situação do modelo deve ser atualizada inserindo (sem apagar as instâncias já existentes) as instâncias que representam a nova situação da aplicação; iv) próximo passo consiste em utilizar um reasoner para fazer as inferências do modelo OWL verificando se o modelo mantém a consistência, ou seja, se não existem erros na aplicação; v) finalmente, as instâncias do status inicial são comparadas com as instâncias do status final, verificando se os elementos foram alterados, criados ou apagados corretamente. O processo proposto é indicado principalmente para testes funcionais de caixa-preta, mas pode ser facilmente adaptado para testes em caixa branca. Obtiveram-se casos de testes semelhantes aos que seriam obtidos em uma análise manual mantendo a mesma cobertura do sistema. A validação provou-se condizente com os resultados esperados, bem como o modelo ontológico mostrouse bem fácil e intuitivo para aplicar manutenções.

Documentación de modelos y flujos de trabajo: el siguiente reto en el manejo de información ecológica

Los modelos ecológicos se han convertido en una pieza clave de esta ciencia. La generación de conocimiento se consigue en buena medida mediante procesos analíticos más o menos complejos aplicados sobre conjuntos de datos diversos. Pero buena parte del conocimiento necesario para diseñar e implementar esos modelos no está accesible a la comunidad científica. Proponemos la creación de herramientas informáticas para documentar, almacenar y ejecutar modelos ecológicos y flujos de trabajo. Estas herramientas (repositorios de modelos) están siendo desarrolladas por otras disciplinas como la biología molecular o las ciencias de la Tierra. Presentamos un repositorio de modelos (ModeleR) desarrollado en el contexto del Observatorio de seguimiento del cambio global de Sierra Nevada (Granada-Almería). Creemos que los repositorios de modelos fomentarán la cooperación entre científicos, mejorando la creación de conocimiento relevante que podría ser transferido a los tomadores de decisiones.

Green education using open educational resources (OER): setting up a green OER repository

A wealth of open educational resources (OER) focused on green topics is currently available through a variety of sources, including learning portals, digital repositories and web sites. However, in most cases these resources are not easily accessible and retrievable, while additional issues further complicate this issue. This paper presents an overview of a number of portals hosting OER, as well as a number of “green” thematic portals that provide access to green OER. It also discusses the case of a new collection that aims to support and populate existing green collections and learning portals respectively, providing information on aspects such as quality assurance/collection and curation policies, workflow and tools for both the content and metadata records that apply to the collection. Two case studies of the integration of this new collection to existing learning portals are also presented.

The Gaia-ESO Survey: processing FLAMES-UVES spectra

The Gaia-ESO Survey is a large public spectroscopic survey that aims to derive radial velocities and fundamental parameters of about 105 Milky Way stars in the field and in clusters. Observations are carried out with the multi-object optical spectrograph FLAMES, using simultaneously the medium-resolution (R ~ 20 000) GIRAFFE spectrograph and the high-resolution (R ~ 47 000) UVES spectrograph. In this paper we describe the methods and the software used for the data reduction, the derivation of the radial velocities, and the quality control of the FLAMES-UVES spectra. Data reduction has been performed using a workflow specifically developed for this project. This workflow runs the ESO public pipeline optimizing the data reduction for the Gaia-ESO Survey, automatically performs sky subtraction, barycentric correction and normalisation, and calculates radial velocities and a first guess of the rotational velocities. The quality control is performed using the output parameters from the ESO pipeline, by a visual inspection of the spectra and by the analysis of the signal-to-noise ratio of the spectra. Using the observations of the first 18 months, specifically targets observed multiple times at different epochs, stars observed with both GIRAFFE and UVES, and observations of radial velocity standards, we estimated the precision and the accuracy of the radial velocities. The statistical error on the radial velocities is σ ~ 0.4 km s-1 and is mainly due to uncertainties in the zero point of the wavelength calibration. However, we found a systematic bias with respect to the GIRAFFE spectra (~0.9 km s-1) and to the radial velocities of the standard stars (~0.5 km s-1) retrieved from the literature. This bias will be corrected in the future data releases, when a common zero point for all the set-ups and instruments used for the survey is be established.

The Big BIM battle: BIM adoption in the UK for large and small companies

As BIM adoption continues, the goal of a totally collaborative model with multiple contributors is attainable. Many initiatives such as the 2016 UK government level 2 BIM deadline are putting pressure on the construction industry to speed up the changeover. Clients and collaborators have higher expectations of using digital 3D models to communicate design ideas and solve practical problems. Contractors and clients are benefitting from cost saving scheduling and clash detection offered by BIM. Effective collaboration on the project will also give speed and efficiency gains. Despite this, many businesses of varying sizes are still having problems. The cost of the software and the training provides an obvious barrier for micro-enterprises and could explain a delay in adoption. Many studies have looked at these problems faced by SME and micro-enterprises. Larger companies have different problems. The efforts made by government to encourage them are quite comprehensive, but is anything being done to help smaller sectors and keep the industry cohesive? This limited study examines several companies of varying size and varying project type: architectural design businesses, main contractor, structural engineer and building consultancy. The study examines the barriers to a truly collaborative BIM workflow facing different specialities on a larger project and a contrasting small/medium project. The findings will establish that different barriers for each sector are actually pushing further apart, thus potentially creating a BIM-only construction elite, leaving the small companies remaining on 2D based drawing.

Architectural Technology and the BIM Acronym 3: Getting to Grips with BIM

Among Small and Medium Sized Enterprises (SMEs) in particular, the UK Government’s ambitions regarding BIM uptake and diffusion across the construction sector may be tempered by a realpolitik shaped in part by interactions between the industry, Higher Education (HE) and professional practice. That premise also has a global perspective. Building on the previous 2 papers, Architectural technology and the BIM Acronym 1 and 2, this third iteration is a synthesis of research and investigations carried out over a number of years directly related to the practical implementation of BIM and its impact upon BE SMEs. First challenges, risks and potential benefits for SMEs and micros in facing up to the necessity to engage with digital tools in a competitive and volatile marketplace are discussed including tailoring BIM to suit business models, and filtering out achievable BIM outcomes from generic and bespoke aspects of practice. Second the focus is on setting up and managing teams engaging with BIM scenarios, including the role of clients; addresses a range of paradigms including lonely BIM and collaborative working. The significance of taking a whole life view with BIM is investigated including embedding soft landings principles into project planning and realisation. Thirdly procedures for setting up and managing common data environments are identified and the value of achieving smooth information flow is addressed. The overall objective of this paper is to provide SMEs with a practical strategy to develop a toolkit to BIM implementation.

The Moldable Inspector

Object inspectors are an essential category of tools that allow developers to comprehend the run-time of object-oriented systems. Traditional object inspectors favor a generic view that focuses on the low-level details of the state of single objects. Based on 16 interviews with software developers and a follow-up survey with 62 respondents we identified a need for object inspectors that support different high-level ways to visualize and explore objects, depending on both the object and the current developer need. We propose the Moldable Inspector, a novel inspector model that enables developers to adapt the inspection workflow to suit their immediate needs by making the inspection context explicit, providing multiple interchangeable domain-specific views for each object, and supporting a workflow that groups together multiple levels of connected objects. We show that the Moldable Inspector can address multiple kinds of development needs involving a wide range of objects.

Development of a Conceptual Site Model for Evaluating Seawater Intrusion under Sea Level Rise Scenarios Using Analytical Methods

Island County is located in the Puget Sound of Washington State and includes several islands, the largest of which is Whidbey Island. Central Whidbey Island was chosen as the project site, as residents use groundwater for their water supply and seawater intrusion near the coast is known to contaminate this resource. In 1989, Island County adopted a Saltwater Intrusion Policy and used chloride concentrations in existing wells in order to define and map “risk zones.” In 2005, this method of defining vulnerability was updated with the use of water level elevations in conjunction with chloride concentrations. The result of this work was a revised map of seawater intrusion vulnerability that is currently in use by Island County. This groundwater management strategy is defined as trigger-level management and is largely a reactive tool. In order to evaluate trends in the hydrogeologic processes at the site, including seawater intrusion under sea level rise scenarios, this report presents a workflow where groundwater flow and discharge to the sea are quantified using a revised conceptual site model. The revised conceptual site model used several simplifying assumptions that allow for first-order quantitative predictions of seawater intrusion using analytical methods. Data from water well reports included lithologic and well construction information, static water levels, and aquifer tests for specific capacity. Results from specific capacity tests define the relationship between discharge and drawdown and were input for a modified Theis equation to solve for transmissivity (Arihood, 2009). Components of the conceptual site model were created in ArcGIS and included interpolation of water level elevation, creation of groundwater basins, and the calculation of net recharge and groundwater discharge for each basin. The revised conceptual site model was then used to hypothesize regarding hydrogeologic processes based on observed trends in groundwater flow. Hypotheses used to explain a reduction in aquifer thickness and hydraulic gradient were: (1) A large increase in transmissivity occurring near the coast. (2) The reduced aquifer thickness and hydraulic gradient were the result of seawater intrusion. (3) Data used to create the conceptual site model were insufficient to resolve trends in groundwater flow. For Hypothesis 2, analytical solutions for groundwater flow under Dupuit assumptions were applied in order to evaluate seawater intrusion under projected sea level rise scenarios. Results indicated that a rise in sea level has little impact on the position of a saltwater wedge; however, a reduction in recharge has significant consequences. Future work should evaluate groundwater flow using an expanded monitoring well network and aquifer recharge should be promoted by reducing surface water runoff.

Quantifying ice-shelf basal melt and ice-stream dynamics using high-resolution DEM and GPS time series

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Time-series Luminance Distribution Maps: implementation of annual daylight simulation methods for occupant visual comfort analysis

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06