Improving globally distributed software development and support processes - A workflow view

We propose a new approach and related indicators for globally distributed software support and development based on a 3-year process improvement project in a globally distributed engineering company. The company develops, delivers and supports a complex software system with tailored hardware components and unique end-customer installations. By applying the domain knowledge from operations management on lead time reduction and its multiple benefits to process performance, the workflows of globally distributed software development and multitier support processes were measured and monitored throughout the company. The results show that the global end-to-end process visibility and centrally managed reporting at all levels of the organization catalyzed a change process toward significantly better performance. Due to the new performance indicators based on lead times and their variation with fixed control procedures, the case company was able to report faster bug-fixing cycle times, improved response times and generally better customer satisfaction in its global operations. In all, lead times to implement new features and to respond to customer issues and requests were reduced by 50%.

On solving fair exchange and related distributed problems in Byzantine environments

Abstract The solvability of the problem of fair exchange in a synchronous system subject to Byzantine failures is investigated in this work. The fair exchange problem arises when a group of processes are required to exchange digital items in a fair manner, which means that either each process obtains the item it was expecting or no process obtains any information on, the inputs of others. After introducing a novel specification of fair exchange that clearly separates safety and liveness, we give an overview of the difficulty of solving such a problem in the context of a fully-connected topology. On one hand, we show that no solution to fair exchange exists in the absence of an identified process that every process can trust a priori; on the other, a well-known solution to fair exchange relying on a trusted third party is recalled. These two results lead us to complete our system model with a flexible representation of the notion of trust. We then show that fair exchange is solvable if and only if a connectivity condition, named the reachable majority condition, is satisfied. The necessity of the condition is proven by an impossibility result and its sufficiency by presenting a general solution to fair exchange relying on a set of trusted processes. The focus is then turned towards a specific network topology in order to provide a fully decentralized, yet realistic, solution to fair exchange. The general solution mentioned above is optimized by reducing the computational load assumed by trusted processes as far as possible. Accordingly, our fair exchange protocol relies on trusted tamperproof modules that have limited communication abilities and are only required in key steps of the algorithm. This modular solution is then implemented in the context of a pedagogical application developed for illustrating and apprehending the complexity of fair exchange. This application, which also includes the implementation of a wide range of Byzantine behaviors, allows executions of the algorithm to be set up and monitored through a graphical display. Surprisingly, some of our results on fair exchange seem contradictory with those found in the literature of secure multiparty computation, a problem from the field of modern cryptography, although the two problems have much in common. Both problems are closely related to the notion of trusted third party, but their approaches and descriptions differ greatly. By introducing a common specification framework, a comparison is proposed in order to clarify their differences and the possible origins of the confusion between them. This leads us to introduce the problem of generalized fair computation, a generalization of fair exchange. Finally, a solution to this new problem is given by generalizing our modular solution to fair exchange

Local and Global Feature Extraction for Invariant Object Recognition

Perceiving the world visually is a basic act for humans, but for computers it is still an unsolved problem. The variability present innatural environments is an obstacle for effective computer vision. The goal of invariant object recognition is to recognise objects in a digital image despite variations in, for example, pose, lighting or occlusion. In this study, invariant object recognition is considered from the viewpoint of feature extraction. Thedifferences between local and global features are studied with emphasis on Hough transform and Gabor filtering based feature extraction. The methods are examined with respect to four capabilities: generality, invariance, stability, and efficiency. Invariant features are presented using both Hough transform and Gabor filtering. A modified Hough transform technique is also presented where the distortion tolerance is increased by incorporating local information. In addition, methods for decreasing the computational costs of the Hough transform employing parallel processing and local information are introduced.

Coscheduling techniques and monitoring tools for non-dedicated cluster computing

Our efforts are directed towards the understanding of the coscheduling mechanism in a NOW system when a parallel job is executed jointly with local workloads, balancing parallel performance against the local interactive response. Explicit and implicit coscheduling techniques in a PVM-Linux NOW (or cluster) have been implemented. Furthermore, dynamic coscheduling remains an open question when parallel jobs are executed in a non-dedicated Cluster. A basis model for dynamic coscheduling in Cluster systems is presented in this paper. Also, one dynamic coscheduling algorithm for this model is proposed. The applicability of this algorithm has been proved and its performance analyzed by simulation. Finally, a new tool (named Monito) for monitoring the different queues of messages in such an environments is presented. The main aim of implementing this facility is to provide a mean of capturing the bottlenecks and overheads of the communication system in a PVM-Linux cluster.

Teaching fundamentals of computing theory: a constructivist approach

A Fundamentals of Computing Theory course involves different topics that are core to the Computer Science curricula and whose level of abstraction makes them difficult both to teach and to learn. Such difficulty stems from the complexity of the abstract notions involved and the required mathematical background. Surveys conducted among our students showed that many of them were applying some theoretical concepts mechanically rather than developing significant learning. This paper shows a number of didactic strategies that we introduced in the Fundamentals of Computing Theory curricula to cope with the above problem. The proposed strategies were based on a stronger use of technology and a constructivist approach. The final goal was to promote more significant learning of the course topics.

Single-trial multisensory memories affect later auditory and visual object discrimination.

Multisensory memory traces established via single-trial exposures can impact subsequent visual object recognition. This impact appears to depend on the meaningfulness of the initial multisensory pairing, implying that multisensory exposures establish distinct object representations that are accessible during later unisensory processing. Multisensory contexts may be particularly effective in influencing auditory discrimination, given the purportedly inferior recognition memory in this sensory modality. The possibility of this generalization and the equivalence of effects when memory discrimination was being performed in the visual vs. auditory modality were at the focus of this study. First, we demonstrate that visual object discrimination is affected by the context of prior multisensory encounters, replicating and extending previous findings by controlling for the probability of multisensory contexts during initial as well as repeated object presentations. Second, we provide the first evidence that single-trial multisensory memories impact subsequent auditory object discrimination. Auditory object discrimination was enhanced when initial presentations entailed semantically congruent multisensory pairs and was impaired after semantically incongruent multisensory encounters, compared to sounds that had been encountered only in a unisensory manner. Third, the impact of single-trial multisensory memories upon unisensory object discrimination was greater when the task was performed in the auditory vs. visual modality. Fourth, there was no evidence for correlation between effects of past multisensory experiences on visual and auditory processing, suggestive of largely independent object processing mechanisms between modalities. We discuss these findings in terms of the conceptual short term memory (CSTM) model and predictive coding. Our results suggest differential recruitment and modulation of conceptual memory networks according to the sensory task at hand.

Web-pohjaisen videoeditorin toteutus ja Object-Relational Mapping

Tässä insinöörityössä esitellään Stadian verkkoviestinnän VIDEOS-hankkeeseen liittyvän web-pohjaisen videoeditorin kehitys ja käytetyt teknologiat. Fooga-nimiseksi nimetty videoeditorin käyttämät tekniikat ovat Ruby, Ruby on Rails, FFmpeg, Mencoder, ImageMagick ja FLVTool2. Ruby on olio-pohjainen skriptikieli, Ruby on Rails on websovelluskehys ja muut tekniikat ovat komentorivipohjaisia työkaluja, jotka tarjoavat tärkeimmät toiminnallisuudet Foogalle. Tavoitteina oli tämän työn yhteydessä ohjelmoida Foogaan perustoiminnallisuudet, jotka mahdollistavat minimaaliset käyttömahdollisuudet kevääseen 2007 mennessä. Kehitystyö jatkuu vuoteen 2009 asti tarjoamalla samalla mahdollisuuden usealle insinöörityölle tekniikan ja liikenteen koulutusohjelmasta. Tämän lisäksi tässä insinöörityössä perehdytään Object-Relational Mapping-tekniikan perusteisiiin ja verrataan Ruby on Railsin ja Javan ORM-ominaisuuksia. Ruby on Railsin osalta esitellään ActiveRecord-luokka ja Javan osalta Hibernate, jonka johdantona on DAO/DTO-sunnittelumalli.

Automated monitoring of medical protocols: a secure and distributed architecture

The control of the right application of medical protocols is a key issue in hospital environments. For the automated monitoring of medical protocols, we need a domain-independent language for their representation and a fully, or semi, autonomous system that understands the protocols and supervises their application. In this paper we describe a specification language and a multi-agent system architecture for monitoring medical protocols. We model medical services in hospital environments as specialized domain agents and interpret a medical protocol as a negotiation process between agents. A medical service can be involved in multiple medical protocols, and so specialized domain agents are independent of negotiation processes and autonomous system agents perform monitoring tasks. We present the detailed architecture of the system agents and of an important domain agent, the database broker agent, that is responsible of obtaining relevant information about the clinical history of patients. We also describe how we tackle the problems of privacy, integrity and authentication during the process of exchanging information between agents.

Sovellus meteorologisen tiedon tuotantojärjestelmän seurantaan

Työssä käsitellään selainkäyttöliittymää käyttävien oliopohjaisten tietokantasovellusten toteuttamista. Erityisesti keskitytään olio- ja relaatiomallien yhteensovittamiseen ja oliopohjaisten selainkäyttöliittymien toteutukseen Java-servlettien ja JSP-sivujen avulla. Myös hajautetut sovellusarkkitehtuurit käydään läpi ja niiden toteuttamista arvioidaan servlet-sovellusten näkökulmasta. Työssä on toteutettu selainkäyttöliittymän avulla hallittava kaksitasoarkkitehtuuria käyttävä oliopohjainen sovellus Ilmatieteen laitoksen tuotantojärjestelmän seurantaan. Sovellus mahdollistaa mm. tuotantoajojen ja laajempien tuotantoketjujen suoritusaikojen tilastollisen seurannan. Työn tuloksena todettiin Java-servlettien ja JSP-sivujen olevan suorituskykyinen ja monipuolinen ratkaisu selainkäyttöliittymien toteuttamiseen. Olio- ja relaatiomallien väliset erot sekä käyttöliittymän eriyttäminen toimintalogiikasta osoittautuivat ongelmakohdiksi.

The role of trust and its evolution in distributed teams in a multinational organisation

Tutkimuksen päätavoitteena on ollut selvittää miten kansallinen ja organisaatiokulttuuri, niihin liittyvät normit ja arvot edesauttavat tai vaikeuttavat luottamuksen kehittymistä monikulttuurisissa tiimeissä maailmanlaajuisessa organisaatiossa. Tutkimuksen avulla haluttiin myös selvittää miten luottamus kehittyy hajautetuissa monikansallisissa tiimeissä WorldCom Internationalissa. Empiirinen tutkimusmenetelmä perustuu kvalitatiivisiin teemahaastatteluihin, jotka tehtiin WorldComin työntekijöille. Tutkimuksessa havaittiin, ettei yhteisten sosiaalisten normien merkitys luottamuksen syntymiselle ole niin merkittävä, koska WorldComin yhtenäiset toimintatavat sekä hallitseva amerikkalaisen emoyhtiön "kotikulttuuri" muodostavat yhtenäiset toimintalinjat tiimeissä. Tietokonevälitteisen kommunikoinnin jatkuva käyttö on edesauttanut työntekijöiden ns. sosiaalisen älyn kehittymistä, sillä henkilökohtaisen tapaamisen puuttuminen kehittää vastaavasti taitoja aistia ja tulkita sähköpostien tai puhelinneuvotteluiden aikana välittyviä vastapuolen "näkymättömiä" vihjeitä.

Component Architecture for Context-Aware Applications

Mobiililaitteisiin tehdyt sovellukset ovat nykyään laajassa käytössä. Mobiilisovellukset tarjoavat käyttäjälleen usein tietyn ennalta määritellyn toiminnallisuuden eivätkä ne pysty mukautumaan vaihtelevaan käyttöympäristöönsä. Jos sovellus olisi tietoinen käyttöympäristöstään ja sen muutoksista, se voisi tarjota käyttäjälleen tilanteeseen sopivia ominaisuuksia. Käyttöympäristöstään tietoiset hajautetut sovellukset tarvitsevat kuitenkin huomattavasti perinteisiä sovelluksia monimutkaisemman arkkitehtuurin toimiakseen. Tässä työssä esitellään hajautetuille ja kontekstitietoisille sovelluksille tarkoitettu ohjelmistoarkkitehtuuri. Työ perustuu Oulun yliopiston CAPNET-tutkimusprojektissa kehitettyyn, mobiilisovelluksille tarkoitettuun arkkitehtuuriin. Tämän työn tarkoituksena on tarjota ratkaisuja niihin puutteisiin, jotka tulivat esille CAPNET-arkkitehtuurin kehitys- ja testausvaiheessa. Esimerkiksi arkkitehtuurin komponenttien määrittelyä tulisi tarkentaa ja ne tulisi jakaa horisontaalisiin kerroksiin niiden ominaisuuksien ja alustariippuvuuden mukaisesti. Työssä luodaan katsaus olemassa oleviin teknologioihin jotka tukevat hajautettujen ja kontekstitietoisten järjestelmien kehittämistä. Myös niiden soveltumista CAPNET-arkkitehtuuriin analysoidaan. Työssä esitellään CAPNET-arkkitehtuuri ja ehdotetaan uutta arkkitehtuuria ja komponenttien kerrosjaottelua. Ehdotuksessa arkkitehtuurin komponentit ja järjestelmän rakenne määritellään ja mallinnetaan UML-menetelmällä. Työn tuloksena on arkkitehtuurimäärittely, joka jakaa nykyisen arkkitehtuurin komponentit kerroksiin. Komponenttien rajapinnat on määritelty selkeästi ja tarkasti. Työ tarjoaa myös projektiryhmälle hyvän lähtökohdan uuden arkkitehtuurin suunnittelulle ja toteuttamiselle.

Object-oriented development of client / server application: case study of service control software

Tässä työssä on esitetty sen ohjelmiston kehittämisen prosessi, joka on tarkoitettu annettavien palveluiden valvottavaksi käyttäen prototyyppimallia. Raportti sisältää vaatimusten, kohteisiin suunnatun analyysin ja suunnittelun, realisointiprosessien kuvauksen ja prototyypin testauksen. Ohjelmiston käyttöala – antavien palveluiden valvonta. Vaatimukset sovellukselle analysoitiin ohjelmistomarkkinoiden perusteella sekä ohjelmiston engineeringin periaatteiden mukaisesti. Ohjelmiston prototyyppi on realisoitu käyttäen asiakas-/palvelinhybridimallia sekä ralaatiokantaa. Kehitetty ohjelmisto on tarkoitettu venäläisille tietokonekerhoille, jotka erikoistuvat pelipalvelinten antamiseen.

Verkko-opetuksen hyödyntäminen öljyketjun henkilöstön koulutuksessa

Osaamisen katoaminen on todellinen uhka tämän päivän yrityksille. Ihmiset siirtyvät entistä helpommin yrityksestä toiseen, vanhat työntekijät jäävät eläkkeelle, uusien työntekijöiden rekrytointi on jäänyt viime tippaan jne. Yritykset tarvitsevat osaamista, joka säilyy organisaatiossa ja jota voi helposti siirtää ihmiseltä toiselle mahdollisimman lyhyessä ajassa. Tähän tietotekniikan kehittyminen avaa uusia mahdollisuuksia. Sen avulla voidaan tietoa jakaa laajemmallekin joukolle ja ohjata koulutusta tarvittaville alueille. Hyväkään tietotekniikka ei kuitenkaan muuta sitä tosiasiaa, että jokaisen tulee edelleen käydä oppimisprosessi henkilökohtaisesti läpi oppiakseen uusia asioita. Tämän työn tavoitteena oli kehittää malliratkaisu öljyketjun henkilöstön verkkoopiskelumateriaalista. Työssä oli tarkoitus myös ottaa kantaa verkko-opetuksen käyttöönottoon, sillä liian moni yritys on pilannut mahdollisuutensa juuri käyttöönottovaiheessa. Esimerkkityönä valmistui öljyketjua kuvaava kurssi, jota on tarkoitus käyttää henkilöstön öljyketjutietämyksen lisäämiseen, uusien työntekijöiden alkuperehdytykseen sekä jaettavaksi eri oppilaitoksille.

Object-Oriented Modelling of Multilayer Networks

Tämä diplomityökuuluu tietoliikenneverkkojen suunnittelun tutkimukseen ja pohjimmiltaan kohdistuu verkon mallintamiseen. Tietoliikenneverkkojen suunnittelu on monimutkainen ja vaativa ongelma, joka sisältää mutkikkaita ja aikaa vieviä tehtäviä. Tämä diplomityö esittelee ”monikerroksisen verkkomallin”, jonka tarkoitus on auttaa verkon suunnittelijoita selviytymään ongelmien monimutkaisuudesta ja vähentää verkkojen suunnitteluun kuluvaa aikaa. Monikerroksinen verkkomalli perustuu yleisille objekteille, jotka ovat yhteisiä kaikille tietoliikenneverkoille. Tämä tekee mallista soveltuvan mielivaltaisille verkoille, välittämättä verkkokohtaisista ominaisuuksista tai verkon toteutuksessa käytetyistä teknologioista. Malli määrittelee tarkan terminologian ja käyttää kolmea käsitettä: verkon jakaminen tasoihin (plane separation), kerrosten muodostaminen (layering) ja osittaminen (partitioning). Nämä käsitteet kuvataan yksityiskohtaisesti tässä työssä. Monikerroksisen verkkomallin sisäinen rakenne ja toiminnallisuus ovat määritelty käyttäen Unified Modelling Language (UML) -notaatiota. Tämä työ esittelee mallin use case- , paketti- ja luokkakaaviot. Diplomityö esittelee myös tulokset, jotka on saatu vertailemalla monikerroksista verkkomallia muihin verkkomalleihin. Tulokset osoittavat, että monikerroksisella verkkomallilla on etuja muihin malleihin verrattuna.