Rules for mapping a conceptual model onto various data base management systems. Available in 2 volumes.

The design and implementation of data bases involve, firstly, the formulation of a conceptual data model by systematic analysis of the structure and information requirements of the organisation for which the system is being designed; secondly, the logical mapping of this conceptual model onto the data structure of the target data base management system (DBMS); and thirdly, the physical mapping of this structured model into storage structures of the target DBMS. The accuracy of both the logical and physical mapping determine the performance of the resulting systems. This thesis describes research which develops software tools to facilitate the implementation of data bases. A conceptual model describing the information structure of a hospital is derived using the Entity-Relationship (E-R) approach and this model forms the basis for mapping onto the logical model. Rules are derived for automatically mapping the conceptual model onto relational and CODASYL types of data structures. Further algorithms are developed for partly automating the implementation of these models onto INGRES, MIMER and VAX-11 DBMS.

Algorithms for Data Flows

* The research was supported by INTAS 00-397 and 00-626 Projects.

High-performance parallel systems for data-intensive computing

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Computational design of a new type of sandwich cross-section for a defined solution of a tree-like column produced by wire-and-arc additive manufacturing

When it comes to designing a structure, architects and engineers want to join forces in order to create and build the most beautiful and efficient building. From finding new shapes and forms to optimizing the stability and the resistance, there is a constant link to be made between both professions. In architecture, there has always been a particular interest in creating new shapes and types of a structure inspired by many different fields, one of them being nature itself. In engineering, the selection of optimum has always dictated the way of thinking and designing structures. This mindset led through studies to the current best practices in construction. However, both disciplines were limited by the traditional manufacturing constraints at a certain point. Over the last decades, much progress was made from a technological point of view, allowing to go beyond today's manufacturing constraints. With the emergence of Wire-and-Arc Additive Manufacturing (WAAM) combined with Algorithmic-Aided Design (AAD), architects and engineers are offered new opportunities to merge architectural beauty and structural efficiency. Both technologies allow for exploring and building unusual and complex structural shapes in addition to a reduction of costs and environmental impacts. Through this study, the author wants to make use of previously mentioned technologies and assess their potential, first to design an aesthetically appreciated tree-like column with the idea of secondly proposing a new type of standardized and optimized sandwich cross-section to the construction industry. Parametric algorithms to model the dendriform column and the new sandwich cross-section are developed and presented in detail. A catalog draft of the latter and methods to establish it are then proposed and discussed. Finally, the buckling behavior of this latter is assessed considering standard steel and WAAM material properties.

Allometric models for estimating the phytomass of a secondary Atlantic Forest area of southeastern Brazil

The purpose of this study was to develop and validate equations to estimate the aboveground phytomass of a 30 years old plot of Atlantic Forest. In two plots of 100 m², a total of 82 trees were cut down at ground level. For each tree, height and diameter were measured. Leaves and woody material were separated in order to determine their fresh weights in field conditions. Samples of each fraction were oven dried at 80 °C to constant weight to determine their dry weight. Tree data were divided into two random samples. One sample was used for the development of the regression equations, and the other for validation. The models were developed using single linear regression analysis, where the dependent variable was the dry mass, and the independent variables were height (h), diameter (d) and d²h. The validation was carried out using Pearson correlation coefficient, paired t-Student test and standard error of estimation. The best equations to estimate aboveground phytomass were: lnDW = -3.068+2.522lnd (r² = 0.91; s y/x = 0.67) and lnDW = -3.676+0.951ln d²h (r² = 0.94; s y/x = 0.56).

Formal methods within a totally functional approach to programming

Taking functional programming to its extremities in search of simplicity still requires integration with other development (e.g. formal) methods. Induction is the key to deriving and verifying functional programs, but can be simplified through packaging proofs with functions, particularly folds, on data (structures). Totally Functional Programming avoids the complexities of interpretation by directly representing data (structures) as platonic combinators - the functions characteristic to the data. The link between the two simplifications is that platonic combinators are a kind of partially-applied fold, which means that platonic combinators inherit fold-theoretic properties, but with some apparent simplifications due to the platonic combinator representation. However, despite observable behaviour within functional programming that suggests that TFP is widely-applicable, significant work remains before TFP as such could be widely adopted.

Specification, refinement and verification of concurrent systems - An integration of Object-Z and CSP

This paper presents a method of formally specifying, refining and verifying concurrent systems which uses the object-oriented state-based specification language Object-Z together with the process algebra CSP. Object-Z provides a convenient way of modelling complex data structures needed to define the component processes of such systems, and CSP enables the concise specification of process interactions. The basis of the integration is a semantics of Object-Z classes identical to that of CSP processes. This allows classes specified in Object-Z to he used directly within the CSP part of the specification. In addition to specification, we also discuss refinement and verification in this model. The common semantic basis enables a unified method of refinement to be used, based upon CSP refinement. To enable state-based techniques to be used fur the Object-Z components of a specification we develop state-based refinement relations which are sound and complete with respect to CSP refinement. In addition, a verification method for static and dynamic properties is presented. The method allows us to verify properties of the CSP system specification in terms of its component Object-Z classes by using the laws of the the CSP operators together with the logic for Object-Z.

Agronomic performance of 27 cocoa progenies and plant selection based on productivity, self-compatibility and disease resistance

The objective of the present work was to evaluate 27 progenies of cocoa crosses considering the agronomic traits and select F1 plants within superior crosses. The experiment was installed in March 2005, in the Experimental Station Joaquim Bahiana (ESJOB), in Itajuipe, Bahia. The area of the experiment is of approximately 3 ha, with a total of 3240 plants. Thirteen evaluations of vegetative brooms, five of cushion brooms and 15 of number of pods per plant were accomplished. Thirty pollinations were made for each selected plant to test for self-compatibility. The production, based on the number of pods per plant, and resistance to witches´ broom indicated CEPEC 94 x CCN 10, RB 39 x CCN 51 and CCN 10 x VB 1151 as superior progenies. All selections tested were self-compatible. The analyses of progenies and individual tree data, associated to visual field observations, allowed the selection of 17 plants which were included in a network of regional tests to determine the phenotypic stability.

Implementation of thr INSPIRE Directive on road infrastructure in Portugal

Prémio - CEN/TC 287 AWARD FOR EXCELLENCE IN INSIRE 2012 Implementation of the INSPIRE Directive on Road Infrastructure in Portugal Inês Soares, aluna de Mestrado em engenharia civil do ISEL, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa e Paulo Martins, e o seu orientador, receberam um prémio europeu, no dia 27 de junho, em Istambul na Turquia, numa conferência internacional organizada pela Comissão Europeia e pelo governo Turco.  A jovem portuguesa foi escolhida entre cerca de 20 candidatos de vários países. Paulo Matos Martins, professor no ISEL, além de mentor do trabalho premiado, foi orientador de mestrado da aluna e explica que se trata de um estudo sobre a aplicação da Diretiva comunitária INSPIRE à infraestrutura rodoviária nacional que contou com a estreita colaboração do InIR, Instituto da Infraestrutura Rodoviária através da coorientação da engenheira Adelaide Costa e colaboração técnica do engenheiro Rui Luso Soares.  O projeto-piloto correspondeu à criação de uma aplicação informática que permite aceder a informação geográfica harmonizada relativa à infraestrutura rodoviária nacional, de acordo com as disposições de execução INSPIRE, dando cumprimento aos requisitos impostos pela Diretiva às entidades responsáveis por este tipo de informação, entre as quais se incluem diversos organismos públicos (podendo no futuro vir a incluir as autarquias), permitindo aos decisores políticos e a todos os cidadãos o fácil acesso a informação de qualidade sobre as infraestruturas, o território e o ambiente. 

Uma aplicação Web para apoio a laboratórios remotos reconfiguráveis baseados na norma IEEE 1451.0

Nos últimos anos, o processo de ensino e aprendizagem tem sofrido significativas alterações graças ao aparecimento da Internet. Novas ferramentas para apoio ao ensino têm surgido, nas quais se destacam os laboratórios remotos. Atualmente, muitas instituições de ensino disponibilizam laboratórios remotos nos seus cursos, que permitem, a professores e alunos, a realização de experiências reais através da Internet. Estes são implementados por diferentes arquiteturas e infraestruturas, suportados por vários módulos de laboratório acessíveis remotamente (e.g. instrumentos de medição). No entanto, a sua inclusão no ensino é ainda deficitária, devido: i) à falta de meios e competências técnicas das instituições de ensino para os desenvolverem, ii) à dificuldade na partilha dos módulos de laboratório por diferentes infraestruturas e, iii) à reduzida capacidade de os reconfigurar com esses módulos. Para ultrapassar estas limitações, foi idealizado e desenvolvido no âmbito de um trabalho de doutoramento [1] um protótipo, cuja arquitetura é baseada na norma IEEE 1451.0 e na tecnologia de FPGAs. Para além de garantir o desenvolvimento e o acesso de forma normalizada a um laboratório remoto, este protótipo promove ainda a partilha de módulos de laboratório por diferentes infraestruturas. Nesse trabalho explorou-se a capacidade de reconfiguração de FPGAs para embutir na infraestrutura do laboratório vários módulos, todos descritos em ficheiros, utilizando linguagens de descrição de hardware estruturados de acordo com a norma IEEE 1451.0. A definição desses módulos obriga à criação de estruturas de dados binárias (Transducer Electronic Data Sheets, TEDSs), bem como de outros ficheiros que possibilitam a sua interligação com a infraestrutura do laboratório. No entanto, a criação destes ficheiros é bastante complexa, uma vez que exige a realização de vários cálculos e conversões. Tendo em consideração essa mesma complexidade, esta dissertação descreve o desenvolvimento de uma aplicação Web para leitura e escrita dos TEDSs. Para além de um estudo sobre os laboratórios remotos, é efetuada uma descrição da norma IEEE 1451.0, com particular atenção para a sua arquitetura e para a estrutura dos diferentes TEDSs. Com o objetivo de enquadrar a aplicação desenvolvida, efetua-se ainda uma breve apresentação de um protótipo de um laboratório remoto reconfigurável, cuja reconfiguração é apoiada por esta aplicação. Por fim, é descrita a verificação da aplicação Web, de forma a tirar conclusões sobre o seu contributo para a simplificação dessa reconfiguração.

Sistema de apoio à racionalização da utilização de energia eléctrica

Esta dissertação descreve o sistema de apoio à racionalização da utilização de energia eléctrica desenvolvido no âmbito da unidade curricular de Tese/Dissertação. O domínio de aplicação enquadra-se no contexto da Directiva da União Europeia 2006/32/EC que declara ser necessário colocar à disposição dos consumidores a informação e os meios que promovam a redução do consumo e o aumento da eficiência energética individual. O objectivo é o desenvolvimento de uma solução que permita a representação gráfica do consumo/produção, a definição de tectos de consumo, a geração automática de alertas e alarmes, a comparação anónima com clientes com perfil idêntico por região e a previsão de consumo/produção no caso de clientes industriais. Trata-se de um sistema distribuído composto por front-end e back-end. O front-end é composto pelas aplicações de interface com o utilizador desenvolvidas para dispositivos móveis Android e navegadores Web. O back-end efectua o armazenamento e processamento de informação e encontra-se alojado numa plataforma de cloud computing – o Google App Engine – que disponibiliza uma interface padrão do tipo serviço Web. Esta opção assegura interoperabilidade, escalabilidade e robustez ao sistema. Descreve-se em detalhe a concepção, desenvolvimento e teste do protótipo realizado, incluindo: (i) as funcionalidades de gestão e análise de consumo e produção de energia implementadas; (ii) as estruturas de dados; (iii) a base de dados e o serviço Web; e (iv) os testes e a depuração efectuados. (iv) Por fim, apresenta-se o balanço deste projecto e efectuam-se sugestões de melhoria.

A type system for value-dependent information flow analysis

Information systems are widespread and used by anyone with computing devices as well as corporations and governments. It is often the case that security leaks are introduced during the development of an application. Reasons for these security bugs are multiple but among them one can easily identify that it is very hard to define and enforce relevant security policies in modern software. This is because modern applications often rely on container sharing and multi-tenancy where, for instance, data can be stored in the same physical space but is logically mapped into different security compartments or data structures. In turn, these security compartments, to which data is classified into in security policies, can also be dynamic and depend on runtime data. In this thesis we introduce and develop the novel notion of dependent information flow types, and focus on the problem of ensuring data confidentiality in data-centric software. Dependent information flow types fit within the standard framework of dependent type theory, but, unlike usual dependent types, crucially allow the security level of a type, rather than just the structural data type itself, to depend on runtime values. Our dependent function and dependent sum information flow types provide a direct, natural and elegant way to express and enforce fine grained security policies on programs. Namely programs that manipulate structured data types in which the security level of a structure field may depend on values dynamically stored in other fields The main contribution of this work is an efficient analysis that allows programmers to verify, during the development phase, whether programs have information leaks, that is, it verifies whether programs protect the confidentiality of the information they manipulate. As such, we also implemented a prototype typechecker that can be found at http://ctp.di.fct.unl.pt/DIFTprototype/.

Epidemic store for massive scale systems

The MAP-i doctoral program of the Universities of Minho, Aveiro and Porto

Integració de tècniques per a la comprovació eficient de restriccions d'integritat en la generació de programari per entorns web

Estudi elaborat a partir d’una estada al Politecnico de Milano, Itàlia, entre gener i juny del 2006. Un dels principals objectius de l’Enginyeria del Programari és automatitzar el màxim possible el procés de desenvolupament del programari, reduint costos mitjançant la generació automàtica del programari a partir de la seva especificació. Per assolir-ho, entre altres, cal resoldre el problema de la comprovació eficient de restriccions, que són una part fonamental de l’especificació del programari. Aquest és precisament l’àmbit en què s’està desenvolupant una tesi que presentarà un mètode que poden integrar totes les eines generadores de codi per tal d’assolir una implementació eficient de les restriccions d’integritat. En l’actual fase del projecte s’ha treballat per validar el mètode de la tesi, optimitzant-lo pel cas específic de les aplicacions web i estendre’l per poder tractar també aplicacions basades en workflows. Pel que fa a l’optimització del mètode per aplicacions web, s’han definit una sèrie de paràmetres que permeten configurar la implementació del mètode tenint en compte les necessitats específiques de rendiment de cada aplicació web en particular. Respecte als workflows (cada cop més populars i que s’usen com a definició d’alt nivell per a les aplicacions a desenvolupar) s’ha estudiat quins són els tipus de restriccions que impliquen i com després es pot aplicar el mètode de la tesi sobre aquestes restriccions per tal de generar de forma eficient també les aplicacions basades en workflows.

Disseny i implementació d'un sistema de control d'un consultori mèdic.

L'objectiu del projecte és la creació de les estructures de dades necessàries, així com els mètodes d'accés a aquestes dades. No contempla el disseny de la interfície d'usuari, ni el programari d'instal·lació del servidor ni client.