Evaluating Design Decay during Software Evolution

Les logiciels sont en constante évolution, nécessitant une maintenance et un développement continus. Ils subissent des changements tout au long de leur vie, que ce soit pendant l'ajout de nouvelles fonctionnalités ou la correction de bogues dans le code. Lorsque ces logiciels évoluent, leurs architectures ont tendance à se dégrader avec le temps et deviennent moins adaptables aux nouvelles spécifications des utilisateurs. Elles deviennent plus complexes et plus difficiles à maintenir. Dans certains cas, les développeurs préfèrent refaire la conception de ces architectures à partir du zéro plutôt que de prolonger la durée de leurs vies, ce qui engendre une augmentation importante des coûts de développement et de maintenance. Par conséquent, les développeurs doivent comprendre les facteurs qui conduisent à la dégradation des architectures, pour prendre des mesures proactives qui facilitent les futurs changements et ralentissent leur dégradation. La dégradation des architectures se produit lorsque des développeurs qui ne comprennent pas la conception originale du logiciel apportent des changements au logiciel. D'une part, faire des changements sans comprendre leurs impacts peut conduire à l'introduction de bogues et à la retraite prématurée du logiciel. D'autre part, les développeurs qui manquent de connaissances et–ou d'expérience dans la résolution d'un problème de conception peuvent introduire des défauts de conception. Ces défauts ont pour conséquence de rendre les logiciels plus difficiles à maintenir et évoluer. Par conséquent, les développeurs ont besoin de mécanismes pour comprendre l'impact d'un changement sur le reste du logiciel et d'outils pour détecter les défauts de conception afin de les corriger. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons trois principales contributions. La première contribution concerne l'évaluation de la dégradation des architectures logicielles. Cette évaluation consiste à utiliser une technique d’appariement de diagrammes, tels que les diagrammes de classes, pour identifier les changements structurels entre plusieurs versions d'une architecture logicielle. Cette étape nécessite l'identification des renommages de classes. Par conséquent, la première étape de notre approche consiste à identifier les renommages de classes durant l'évolution de l'architecture logicielle. Ensuite, la deuxième étape consiste à faire l'appariement de plusieurs versions d'une architecture pour identifier ses parties stables et celles qui sont en dégradation. Nous proposons des algorithmes de bit-vecteur et de clustering pour analyser la correspondance entre plusieurs versions d'une architecture. La troisième étape consiste à mesurer la dégradation de l'architecture durant l'évolution du logiciel. Nous proposons un ensemble de m´etriques sur les parties stables du logiciel, pour évaluer cette dégradation. La deuxième contribution est liée à l'analyse de l'impact des changements dans un logiciel. Dans ce contexte, nous présentons une nouvelle métaphore inspirée de la séismologie pour identifier l'impact des changements. Notre approche considère un changement à une classe comme un tremblement de terre qui se propage dans le logiciel à travers une longue chaîne de classes intermédiaires. Notre approche combine l'analyse de dépendances structurelles des classes et l'analyse de leur historique (les relations de co-changement) afin de mesurer l'ampleur de la propagation du changement dans le logiciel, i.e., comment un changement se propage à partir de la classe modifiée è d'autres classes du logiciel. La troisième contribution concerne la détection des défauts de conception. Nous proposons une métaphore inspirée du système immunitaire naturel. Comme toute créature vivante, la conception de systèmes est exposée aux maladies, qui sont des défauts de conception. Les approches de détection sont des mécanismes de défense pour les conception des systèmes. Un système immunitaire naturel peut détecter des pathogènes similaires avec une bonne précision. Cette bonne précision a inspiré une famille d'algorithmes de classification, appelés systèmes immunitaires artificiels (AIS), que nous utilisions pour détecter les défauts de conception. Les différentes contributions ont été évaluées sur des logiciels libres orientés objets et les résultats obtenus nous permettent de formuler les conclusions suivantes: • Les métriques Tunnel Triplets Metric (TTM) et Common Triplets Metric (CTM), fournissent aux développeurs de bons indices sur la dégradation de l'architecture. La d´ecroissance de TTM indique que la conception originale de l'architecture s’est dégradée. La stabilité de TTM indique la stabilité de la conception originale, ce qui signifie que le système est adapté aux nouvelles spécifications des utilisateurs. • La séismologie est une métaphore intéressante pour l'analyse de l'impact des changements. En effet, les changements se propagent dans les systèmes comme les tremblements de terre. L'impact d'un changement est plus important autour de la classe qui change et diminue progressivement avec la distance à cette classe. Notre approche aide les développeurs à identifier l'impact d'un changement. • Le système immunitaire est une métaphore intéressante pour la détection des défauts de conception. Les résultats des expériences ont montré que la précision et le rappel de notre approche sont comparables ou supérieurs à ceux des approches existantes.

Caractérisation et modélisation de l’aimant organique NIT-2Py

L'aimant organique NIT-2Py a été caractérisé expérimentalement et ses propriétés ont été simulées numériquement à partir de la théorie de la fonctionnelle de la densité. Le magnétisme dans ce matériau provient de la présence d'un électron non apparié sur chaque molécule qui a ainsi un moment magnétique non nul. Ceci a été confirmé par des simulations sur une molécule isolée. Les molécules de NIT-2Py cristallisent dans le groupe d'espace P21/c avec huit molécules par maille élémentaire pour former la structure cristalline Alpha étudiée dans ce document. Le moment effectif de la susceptibilité et l'entropie magnétique totale montre que ce matériau est un système de spins 1/2 avec un spin par molécule. Les mesures de chaleur spécifique ont mis en évidence la présence de deux phases magnétiques ordonnées à basse température qui sont séparées par un plateau en aimantation. Une première phase est observée à des champs magnétiques inférieurs à 2.2 T et a une température de transition de 1.32 K en champ nul. Les mesures de susceptibilité magnétique et d'aimantation ont permis d'établir que cette phase ordonnée est antiferromagnétique. Ceci est confirmé par les simulations numériques. La deuxième phase est induite par le champ magnétique avec une température de transition de 0.53 K à 6 T. L'information disponible sur cette phase est limitée et l'étude du système à l'extérieur des phases ordonnées en donne une meilleure compréhension. Un modèle de spins S=1/2 isolés et de dimères S=0 isolés reproduit bien les mesures d'aimantation et de chaleur spécifique au-dessus de 3 K. L'application d'un champ magnétique réduit l'écart d'énergie entre le singulet et le triplet du dimère jusqu'au croisement qui se produit à 6 T. La phase induite émerge précisément à ce croisement et on spécule l'existence d'un condensat de Bose-Einstein des états triplets.

Caractérisation structurale et thermodynamique de la reconnaissance du substrat par le ribozyme VS de Neurospora

Les interactions ARN/ARN de type kissing-loop sont des éléments de structure tertiaire qui jouent souvent des rôles clés chez les ARN, tant au niveau fonctionnel que structural. En effet, ce type d’interaction est crucial pour plusieurs processus dépendant des ARN, notamment pour l’initiation de la traduction, la reconnaissance des ARN antisens et la dimérisation de génome rétroviral. Les interactions kissing-loop sont également importantes pour le repliement des ARN, puisqu’elles permettent d’établir des contacts à longue distance entre différents ARN ou encore entre les domaines éloignés d’un même ARN. Ce type d’interaction stabilise aussi les structures complexes des ARN fonctionnels tels que les ARNt, les riborégulateurs et les ribozymes. Comme d’autres ARN fonctionnels, le ribozyme VS de Neurospora contient une interaction kissing-loop importante. Celle-ci est impliquée dans la reconnaissance du substrat et se forme entre la tige-boucle I (stem-loop I, SLI) du substrat et la tige-boucle V (stem-loop V, SLV) du domaine catalytique. Des études biochimiques ont démontré que l’interaction kissing-loop I/V, dépendante du magnésium, implique trois paires de bases Watson-Crick (W-C). De plus, cette interaction est associée à un réarrangement de la structure du substrat, le faisant passer d’une conformation inactive dite unshifted à une conformation active dite shifted. Les travaux présentés dans cette thèse consistent en une caractérisation structurale et thermodynamique de l’interaction kissing-loop I/V du ribozyme VS, laquelle est formée de fragments d’ARN représentant les tige-boucles I et V dérivées du ribozyme VS (SLI et SLV). Cette caractérisation a été réalisée principalement par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) et par titrage calorimétrique isotherme (isothermal titration calorimetry, ITC) en utilisant différents complexes SLI/SLV dans lesquels l’ARN SLV est commun à tous les complexes, alors que différentes variations de l’ARN SLI ont été utilisées, soit en conformation shiftable ou preshifted. Les données d’ITC ont permis de démontrer qu’en présence d’une concentration saturante de magnésium, l’affinité d’un substrat SLI preshifted pour SLV est extrêmement élevée, rendant cette interaction plus stable que ce qui est prédit pour un duplexe d’ARN équivalent. De plus, l’étude effectuée par ITC montre que des ARN SLI preshifted présentent une meilleure affinité pour SLV que des ARN SLI shiftable, ce qui a permis de calculer le coût énergétique associé au réarrangement de structure du substrat. En plus de confirmer la formation des trois paires de bases W-C prédites à la jonction I/V, les études de RMN ont permis d’obtenir une preuve structurale directe du réarrangement structural des substrats SLI shiftable en présence de magnésium et de l’ARN SLV. La structure RMN d’un complexe SLI/SLV de grande affinité démontre que les boucles terminales de SLI et SLV forment chacune un motif U-turn, ce qui facilite l’appariement W-C intermoléculaire. Plusieurs autres interactions ont été définies à l’interface I/V, notamment des triplets de bases, ainsi que des empilements de bases. Ces interactions contribuent d’ailleurs à la création d’une structure présentant un empilement continu, c’est-à-dire qui se propage du centre de l’interaction jusqu’aux bouts des tiges de SLI et SLV. Ces études de RMN permettent donc de mieux comprendre la stabilité exceptionnelle de l’interaction kissing-loop I/V au niveau structural et mènent à l’élaboration d’un modèle cinétique de l’activation du substrat par le ribozyme VS. En considérant l’ensemble des données d’ITC et de RMN, l’étonnante stabilité de l’interaction I/V s’explique probablement par une combinaison de facteurs, dont les motifs U-turn, la présence d’un nucléotide exclu de la boucle de SLV (U700), la liaison de cations magnésium et l’empilement de bases continu à la jonction I/V.

Études structurales par résonance magnétique nucléaire du ribozyme VS de Neurospora

Le ribozyme VS de Neurospora catalyse des réactions de clivage et de ligation d’un lien phosphodiester spécifique essentielles à son cycle de réplication. Il est formé de six régions hélicales (I à VI), qui se divisent en deux domaines, soit le substrat (SLI) et le domaine catalytique (tiges II à VI). Ce dernier comprend deux jonctions à trois voies qui permettent de reconnaître le substrat en tige-boucle de façon spécifique. Ce mode de reconnaissance unique pourrait être exploité pour cibler des ARN repliés pour diverses applications. Bien que le ribozyme VS ait été caractérisé biochimiquement de façon exhaustive, aucune structure à haute résolution du ribozyme complet n’a encore été publiée, ce qui limite la compréhension des mécanismes inhérents à son fonctionnement. Précédemment, une approche de divide-and-conquer a été initiée afin d’étudier la structure des sous-domaines importants du ribozyme VS par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) mais doit être complétée. Dans le cadre de cette thèse, les structures de la boucle A730 et des jonctions III-IV-V et II-III-VI ont été déterminées par spectroscopie RMN hétéronucléaire. De plus, une approche de spectroscopie RMN a été développée pour la localisation des ions divalents, tandis que diverses approches de marquage isotopique ont été implémentées pour l’étude d’ARN de plus grandes tailles. Les structures RMN de la boucle A730 et des deux jonctions à trois voies révèlent que ces sous-domaines sont bien définis, qu’ils sont formés de plusieurs éléments structuraux récurrents (U-turn, S-turn, triplets de bases et empilement coaxial) et qu’ils contiennent plusieurs sites de liaison de métaux. En outre, un modèle du site actif du ribozyme VS a été construit sur la base des similarités identifiées entre les sites actifs des ribozymes VS et hairpin. Dans l’ensemble, ces études contribuent de façon significative à la compréhension de l’architecture globale du ribozyme VS. De plus, elles permettront de construire un modèle à haute résolution du ribozyme VS tout en favorisant de futures études d’ingénierie.

Electronic couplings and on-site energies for hole transfer in DNA: systematic quantum mechanical/molecular dynamic study

The electron hole transfer (HT) properties of DNA are substantially affected by thermal fluctuations of the π stack structure. Depending on the mutual position of neighboring nucleobases, electronic coupling V may change by several orders of magnitude. In the present paper, we report the results of systematic QM/molecular dynamic (MD) calculations of the electronic couplings and on-site energies for the hole transfer. Based on 15 ns MD trajectories for several DNA oligomers, we calculate the average coupling squares 〈 V2 〉 and the energies of basepair triplets X G+ Y and X A+ Y, where X, Y=G, A, T, and C. For each of the 32 systems, 15 000 conformations separated by 1 ps are considered. The three-state generalized Mulliken-Hush method is used to derive electronic couplings for HT between neighboring basepairs. The adiabatic energies and dipole moment matrix elements are computed within the INDO/S method. We compare the rms values of V with the couplings estimated for the idealized B -DNA structure and show that in several important cases the couplings calculated for the idealized B -DNA structure are considerably underestimated. The rms values for intrastrand couplings G-G, A-A, G-A, and A-G are found to be similar, ∼0.07 eV, while the interstrand couplings are quite different. The energies of hole states G+ and A+ in the stack depend on the nature of the neighboring pairs. The X G+ Y are by 0.5 eV more stable than X A+ Y. The thermal fluctuations of the DNA structure facilitate the HT process from guanine to adenine. The tabulated couplings and on-site energies can be used as reference parameters in theoretical and computational studies of HT processes in DNA

Parallel Monte Carlo algorithms for information retrieval

In any data mining applications, automated text and text and image retrieval of information is needed. This becomes essential with the growth of the Internet and digital libraries. Our approach is based on the latent semantic indexing (LSI) and the corresponding term-by-document matrix suggested by Berry and his co-authors. Instead of using deterministic methods to find the required number of first "k" singular triplets, we propose a stochastic approach. First, we use Monte Carlo method to sample and to build much smaller size term-by-document matrix (e.g. we build k x k matrix) from where we then find the first "k" triplets using standard deterministic methods. Second, we investigate how we can reduce the problem to finding the "k"-largest eigenvalues using parallel Monte Carlo methods. We apply these methods to the initial matrix and also to the reduced one. The algorithms are running on a cluster of workstations under MPI and results of the experiments arising in textual retrieval of Web documents as well as comparison of the stochastic methods proposed are presented. (C) 2003 IMACS. Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Sterically controlled recognition of macromolecular sequence information by molecular tweezers

Sequence-specific binding is demonstrated between pyrene-based tweezer molecules and soluble, high molar mass copolyimides. The binding involves complementary pi - pi stacking interactions, polymer chain-folding, and hydrogen bonding and is extremely sensitive to the steric environment around the pyromellitimide binding-site. A detailed picture of the intermolecular interactions involved has been obtained through single-crystal X-ray studies of tweezer complexes with model diimides. Ring-current magnetic shielding of polyimide protons by the pyrene '' arms '' of the tweezer molecule induces large complexation shifts of the corresponding H-1 NMR resonances, enabling specific triplet sequences to be identified by their complexation shifts. Extended comonomer sequences (triplets of triplets in which the monomer residues differ only by the presence or absence of a methyl group) can be '' read '' by a mechanism which involves multiple binding of tweezer molecules to adjacent diimide residues within the copolymer chain. The adjacent-binding model for sequence recognition has been validated by two conceptually different sets of tweezer binding experiments. One approach compares sequence-recognition events for copolyimides having either restricted or unrestricted triple-triplet sequences, and the other makes use of copolymers containing both strongly binding and completely nonbinding diimide residues. In all cases the nature and relative proportions of triple-triplet sequences predicted by the adjacent-binding model are fully consistent with the observed H-1 NMR data.

Unconscious effects of grammatical gender during object categorisation

Does language modulate perception and categorisation of everyday objects? Here, we approach this question from the perspective of grammatical gender in bilinguals. We tested Spanish–English bilinguals and control native speakers of English in a semantic categorisation task on triplets of pictures in an all-in-English context while measuring event-related brain potentials (ERPs). Participants were asked to press a button when the third picture of a triplet belonged to the same semantic category as the first two, and another button when it belonged to a different category. Unbeknownst to them, in half of the trials, the gender of the third picture name in Spanish had the same gender as that of the first two, and the opposite gender in the other half. We found no priming in behavioural results of either semantic relatedness or gender consistency. In contrast, ERPs revealed not only the expected semantic priming effect in both groups, but also a negative modulation by gender inconsistency in Spanish–English bilinguals, exclusively. These results provide evidence for spontaneous and unconscious access to grammatical gender in participants functioning in a context requiring no access to such information, thereby providing support for linguistic relativity effects in the grammatical domain.

Crystal growth and magnetic properties of tin selenide-doped europium Sn(1-x)Eu(x)Se

The growth and magnetic properties of Tin Selenide (SnSe) doped with Eu(2+) Sn(1-x)Eu(x)Se (x=2.5%) were investigated. Q-band (34 GHz) electron paramagnetic resonance measurements show that the site symmetry of Eu(2+) at 4.2 K is orthorhombic and the Lande factor was determined to be g=1.99 +/- 0.01. The exchange coupling between nearest-neighbor (NN) Eu(2+) ions was estimated from magnetization and magnetic-susceptibility measurements using a model that takes into account the magnetic contributions of single ions, pairs and triplets. The exchange interaction between Eu(2+) nearest neighbors was found to be antiferromagnetic with an estimated average value of J(p)/k(B) =-0.18 +/- 0.03 K. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Symmetry breaking in the genetic code: Finite groups

We investigate the possibility of interpreting the degeneracy of the genetic code, i.e., the feature that different codons (base triplets) of DNA are transcribed into the same amino acid, as the result of a symmetry breaking process, in the context of finite groups. In the first part of this paper, we give the complete list of all codon representations (64-dimensional irreducible representations) of simple finite groups and their satellites (central extensions and extensions by outer automorphisms). In the second part, we analyze the branching rules for the codon representations found in the first part by computational methods, using a software package for computational group theory. The final result is a complete classification of the possible schemes, based on finite simple groups, that reproduce the multiplet structure of the genetic code. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Singlet oxygen generation in the reaction centers of Rhodobacter sphaeroides

Singlet oxygen ((1)O(2)) generation in the reaction centers (RCs) of Rhodobacter sphaeroides wild type was characterized by luminescent emission in the near infrared region (time resolved transients and emission spectra) and quantified to have quantum yield of 0.03 +/- 0.005. (1)O(2) emission was measured as a function of temperature, ascorbate, urea and potassium ferricyanide concentrations and as a function of incubation time in H(2)O: D(2)O mixtures. (1)O(2) was shown to be affected by the RC dynamics and to originate from the reaction of molecular oxygen with two sources of triplets: photoactive dimer formed by singlet-triplet mixing and bacteriopheophytin formed by direct photoexcitation and intersystem crossing.

Nanoparticle Platform to Modulate Reaction Mechanism of Phenothiazine Photosensitizers

Herein, we report on the synthesis of photosensitizing nanoparticles in which the generation of different oxidizing species, i.e., singlet oxygen ((1)O(2)) or radicals, was modulated. Sol gel and surface chemistry were used to obtain nanoparticles with specific ratios of dimer to monomer species of phenothiazine photosensitizers (PSs). Due to competition between the reactions involving electron transfer within dimer species and energy transfer from monomer triplets to oxygen, the efficiency of (1)O(2) generation could be controlled. Nanoparticles with an excess of dimer have an (1)O(2) generation efficiency (S(Delta)) of 0.01 while those without dimer have a S, value of 0.4. Furthermore, we demonstrate that the PS properties of the nanoparticles are not subjected to interference from the external medium as is commonly the case for free PSs, i.e., PS ground and triplet states are not reduced by NADH and ascorbate, respectively, and singlet excited states are less suppressed by bromide. The modulated (1)O(2) generation and the PS protection from external interferences make this nanoparticle platform a promising tool to aid in performing mechanistic studies in biological systems. Also, it offers potential application in technological areas in which photo-induced processes take place.

Reproductive Patterns and Birth Seasonality in a South-American Breeding Colony of Common Marmosets, Callithrix jacchus

SOUSA,M.B.C. et al. Reproductive Patterns and Birth Seasonality in a South-American Breeding Colony of Common Marmosets, Callithrix jacchus. Primates, v.40, n.2, p. 327-336, Apr. 1999.

Signatures of doubly charged Higgs in the SU(3)(L) circle times U(1)(N) model at the CERN LHC

The scalar sector of the simplest version of the 3-3-1 electroweak model is constructed with three Higgs triplets only. We show that a relation involving two of the constants of the model, two vacuum expectation values of the neutral scalars, and the mass of the doubly charged Higgs boson leads to important information concerning the signals of this scalar particle.

Monitoramento geoambiental do estuário do Rio Paraíba do Norte - PB por meio da cartografia temática digital e de produtos de sensoriamento remoto

The North Paraíba River Estuary, located in the eastern portion of the Paraíba State, Northeast Brazil, on coordinates 34º50 00 -34º57 30 S and 6º55 00 -7º7 30 W, constitutes a fluvio-marine plain formed by the North Paraíba River and its tributaries Sanhauá, Paroeira, Mandacaru, Tiriri, Tambiá, Ribeira and Guia. This estuary comprises an area of about 260 km2. Increasing human demands on the estuary area and inadequate environment managing have generated conflicts. The present work main purpose is to evaluate the geodynamic evolution of the North Paraíba River Estuary in the period from 1969 to 2001, using digital image processing techniques, thematic digital cartography and multitemporal data integration, combined to geological-geophysical field surveys. The SUDENE cartographic database, converted to digital format were, used to obtain occupation and topographic maps from 1969 and to generate a Digital Elevation Model (DEM). Digital Landsat 7 ETM+ and Spot HRVIR-PAN satellite images interpretation allowed the environmental characterization of the estuary. The most important digital processing results were achieved color composites RGB 5-4-3, 5-3-1, 5-2-NDWI and band ratio 7/4-5/3-4/2, 5/7-3/1-5/4). In addition the fusion image technique RGBI was used by the inclusion of the Spot HRVRI and Landsat 7 ETM+ panchromatic band on I layer with RGB triplets 5-4-3, 5-3-1 and 5/7-3/1-5/4. The DEM and digital images integration allowed the identification of seven geomorphological units: coastal tableland, flowing tray, tide plain, fluvial terrace, submerged dune, beach plain and beach). Both Side Scan Sonar and Echosound were used to analyse underwater surface and bedforms of the estuarine channel, sand predominance (fine to very fine) and 2D dune features 5 m wide and 0.5 m height. This investigation characterized the estuary as an environment dominated by regimen of average flow. The channel depth varies between 1 m and 11 m, being this last quota reached in the area of Porto de Cabedelo. The chanel estuary is relatively shallow, with erosion evidences mainly on its superior portion, attested by sand banks exposed during the low tide. Multitemporal digital maps from 1969 and 2001 integration were obtained through geoprocessing techniques, resulting the geodynamic evolution of the estuary based on landuse, DEM geomorphology and bathymetric maps