Design and validation of stateful composite RESTful web services

A web service is a software system that provides a machine-processable interface to the other machines over the network using different Internet protocols. They are being increasingly used in the industry in order to automate different tasks and offer services to a wider audience. The REST architectural style aims at producing scalable and extensible web services using technologies that play well with the existing tools and infrastructure of the web. It provides a uniform set of operation that can be used to invoke a CRUD interface (create, retrieve, update and delete) of a web service. The stateless behavior of the service interface requires that every request to a resource is independent of the previous ones facilitating scalability. Automated systems, e.g., hotel reservation systems, provide advanced scenarios for stateful services that require a certain sequence of requests that must be followed in order to fulfill the service goals. Designing and developing such services for advanced scenarios with REST constraints require rigorous approaches that are capable of creating web services that can be trusted for their behavior. Systems that can be trusted for their behavior can be termed as dependable systems. This thesis presents an integrated design, analysis and validation approach that facilitates the service developer to create dependable and stateful REST web services. The main contribution of this thesis is that we provide a novel model-driven methodology to design behavioral REST web service interfaces and their compositions. The behavioral interfaces provide information on what methods can be invoked on a service and the pre- and post-conditions of these methods. The methodology uses Unified Modeling Language (UML), as the modeling language, which has a wide user base and has mature tools that are continuously evolving. We have used UML class diagram and UML state machine diagram with additional design constraints to provide resource and behavioral models, respectively, for designing REST web service interfaces. These service design models serve as a specification document and the information presented in them have manifold applications. The service design models also contain information about the time and domain requirements of the service that can help in requirement traceability which is an important part of our approach. Requirement traceability helps in capturing faults in the design models and other elements of software development environment by tracing back and forth the unfulfilled requirements of the service. The information about service actors is also included in the design models which is required for authenticating the service requests by authorized actors since not all types of users have access to all the resources. In addition, following our design approach, the service developer can ensure that the designed web service interfaces will be REST compliant. The second contribution of this thesis is consistency analysis of the behavioral REST interfaces. To overcome the inconsistency problem and design errors in our service models, we have used semantic technologies. The REST interfaces are represented in web ontology language, OWL2, that can be part of the semantic web. These interfaces are used with OWL 2 reasoners to check unsatisfiable concepts which result in implementations that fail. This work is fully automated thanks to the implemented translation tool and the existing OWL 2 reasoners. The third contribution of this thesis is the verification and validation of REST web services. We have used model checking techniques with UPPAAL model checker for this purpose. The timed automata of UML based service design models are generated with our transformation tool that are verified for their basic characteristics like deadlock freedom, liveness, reachability and safety. The implementation of a web service is tested using a black-box testing approach. Test cases are generated from the UPPAAL timed automata and using the online testing tool, UPPAAL TRON, the service implementation is validated at runtime against its specifications. Requirement traceability is also addressed in our validation approach with which we can see what service goals are met and trace back the unfulfilled service goals to detect the faults in the design models. A final contribution of the thesis is an implementation of behavioral REST interfaces and service monitors from the service design models. The partial code generation tool creates code skeletons of REST web services with method pre and post-conditions. The preconditions of methods constrain the user to invoke the stateful REST service under the right conditions and the post condition constraint the service developer to implement the right functionality. The details of the methods can be manually inserted by the developer as required. We do not target complete automation because we focus only on the interface aspects of the web service. The applicability of the approach is demonstrated with a pedagogical example of a hotel room booking service and a relatively complex worked example of holiday booking service taken from the industrial context. The former example presents a simple explanation of the approach and the later worked example shows how stateful and timed web services offering complex scenarios and involving other web services can be constructed using our approach.

Case study in responsive (re)design

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

User Experience Patterns for/of Innovation by Design: A Survey on Design Practices in the Software Development and Innovation Lifecycle

The User Experience (UX) designers are undoubtedly aware of how many UX design methods currently exist and that sometimes it becomes a problem to choose an appropriate one. What are all of methods that designers have in their “arsenal”? When can they use them? This thesis presents the research on the design methods in the contemporary context of User Experience (UX) and Innovations by using a survey approach. The study is limited to cover the domain of consumer mobile services development and provider companies around the world. The study follows 2 clear objectives: (1) to understand what design methods are currently used in that context and to what extent they are used (2) to identify at what stage according to the UX design thinking process for creating innovations they are placed. The study contributes to the research in the field of UX design and Innovations and extends the knowledge in that field together with communities’ (UXPA, SIGCHI, SIGSOFT) members’ cooperation. The research is vital due to lack of information on design practices and their application in the chosen context.

User Generated Content in Researching for Design: How the Internet Supports Creativity

Résumé Cette recherche a débuté avec l’idée que l’Internet est en train de changer la manière dont nous créons des connaissances et du contenu culturel. Notre point de départ était d’utiliser l’Internet afin de rassembler et amplifier plusieurs points de vue dans un processus de design. Une approche complexe a exposé l’Internet comme un système et conséquemment comme une plateforme pour l’innovation. La structure ouverte de l’Internet a soutenu le mouvement participatif des usagers qui ont choisi de partager leurs besoins, leurs désirs et leurs solutions. Notre recherche a pour but d’étudier ce contenu généré par les usagers en ligne et comprendre sa valeur pour les designers. Les usagers créatifs veulent s’exprimer et participer activement dans le processus de design. Notre recherche tente de démontrer que les designers ont beaucoup à apprendre du contenu généré par les usagers car ceux-ci soumettent des éléments qui ont attrait à toutes les étapes du processus de design et révèlent des relations présentes dans la situation de design à l’étude. Pour en apprendre plus sur ce contenu nous nous demandons : Quel type d’information offre le contenu généré par les usagers pour la phase de recherche dans le processus de design. Afin de centrer la portée de l’étude, nous nous sommes aussi questionné si cette information est plus pertinente au design de produits, au design de services ou au design de système de produits et de services. Aspirant aux idéaux du design participatif, notre méthodologie fut développée afin d’apprendre comment le contenu généré par les usagers pourrait influencer le processus de design. Pour ce faire, nous avons choisi de chercher sur l’Internet pour du contenu qui concerne la mobilité via l’usage d’une automobile. Les trois différents types de média considérés étaient les vidéos sur YouTube, les images sur Flickr et les textes sur Blogger. Afin de répondre à notre première question de recherche, nous nous sommes penchés sur deux éléments lorsque l’on recherche pour le design : les espaces de design et les relations de design. Premièrement, nous avons catégorisé le contenu récolté selon l’espace problème, créatif et solution. Deuxièmement, nous avons catégorisé le contenu dépendant de laquelle des relations de design elle démontrait soit une combinaison d’usagers, objets et contextes. Dans le but de répondre à la deuxième question de cette recherche, nous avons examiné trois types V de produits de design : les automobiles privées comme produit, le partage de voiture comme système de produit et de service, et le taxi comme service. Chaque élément pertinent généré par les usagés trouvé dans cette recherche fut catégorisé jusqu’à ce que l’on récolte 50 échantillons pour chaque combinaison de ces variables. Nous en sommes arrivés avec une matrice de 50 éléments de chaque produit de design, pour chacun des médias, puis catégorisé selon les espaces de design et les relations dans le design. Cette recherche démontre que l’Internet, comme médium, produit les conditions avantageuses pour que les usagers partagent de grandes quantités de contenu original et diversifié qui est pertinent aux situations de design. À partir de nos données de recherche, nous avons identifié des tendances dans le contenu généré par les usagers. Notamment, nous sommes en mesure d’affirmer que le contenu généré par les usagers offre de l’information pertinente à la recherche pour le design, et ce dans tous les espaces de design et toutes les relations de design. Il en fut de même pour les différentes issues du design car du contenu sur les produits, les systèmes de produits et de services et les services était présent et pertinent. Bref, nous avons démontré que l’Internet supporte la créativité et conséquemment il y abonde de contenu créatif produit par les usagers. Suivant dans les traces dessinées par d’autres chercheurs en design participatif, cette étude devrait être considérée comme un nouvel exemple des moyens qu’ont les designers pour percevoir les besoins tacites des usagers en leur permettant d’exprimer leurs idées. Alors que ceux-ci créent librement et intuitivement ainsi exposant leurs besoins, solutions et idées, les designers peuvent porter un regard de tierce partie sur les résultats. Jumelant des techniques comme le crowdsourcing et le brainstorming, nous avons créé une nouvelle activité et le néologisme : brainsourcing. En demeurant dans une forme de pratique réflexive, les designers peuvent réfléchir et ajouter au contenu généré par les usagers qui lui n’est pas biaisé par une éducation ou une culture du design. Ce processus est similaire au design participatif professionnel où le brainsourcing est une activité parallèle lorsque le designer fait des recherches pour le design. C’est cette perspective sur la somme des idées des participants qui peut contribuer à comprendre la complexité de la situation de design. VI Cette recherche a aussi soulevé des questions par rapport à l’effet de démocratisation de l’Internet. Bien que les usagers n’ont pas l’éducation, ni les habiletés des designers, ils aspirent à démocratiser le processus du design en voulant participer activement et en exposant leurs besoins, idées et solutions. Nous avons pu déterminer que les usagers n’étaient pas qualifiés pour entreprendre le processus complet du design comme les designers professionnels, mais nous avons observé directement la capacité des usagers à mettre de l’avant leur créativité. À propos de la relation entre les usagers créatifs et les designers, nous avons étudié des langages communs tels les scénarios et les prototypes. Tous deux sont présents dans le contenu généré par les usagers que nous avons récolté dans nos recherches sur Internet. Ceci nous a mené vers une nouvelle perspective sur l’activité du design où des opportunités créatives ressortent d’une conversation avec les usagers. Cette recherche a dévoilé de grandes tendances dans la manière dont les usagers communiquent naturellement dans un processus de design. Nous espérons avoir offert un aperçu de comment les designers peuvent prendre avantage de tous les types de contenu généré par les usagers en ligne. Dans le futur, nous souhaitons que les designers aient la possibilité d’interagir avec les participants en prenant le rôle de facilitateur de la conversation. La responsabilité du résultat ne tombe pas sur les épaules du designer car son mandat est d’assurer le bon fonctionnement du processus. Les designers rejoignent les usagers en ne demandant plus comment les choses peuvent être créées, mais pourquoi elles devraient exister. En tant que designers, nous aspirons à générer plus à partir de nouvelles connaissances, nous aspirons à créer plus de sens. Mots clés: Recherche en design, complexité, design participatif, contenu généré par les usagers, démocratisation, Internet, créativité, crowdsourcing, brainstorming, brainsourcing, réflexion-en-action.

The autotelic experience : a design approach to user experience

Si les principes d’utilisabilité guident la conception de solutions de design interactif pour s’assurer que celles-ci soient « utilisables », quels principes guident la conception d’objets interactifs pour s’assurer que l’expérience subjective de l’usager (UX) soit adéquate et mémorable? Que manque-t-il au cadre de l‘UX pour expliquer, comprendre, et anticiper en tant que designer une expérience mémorable (‘an experience’; Dewey, 1934)? La question centrale est issue d’une double problématique : (1) le cadre théorique de l’UX est incomplet, et (2) les processus et capacités des designers ne sont pas considérés et utilisés à leur pleine capacité en conception UX. Pour répondre à cette question, nous proposons de compléter les modèles de l’UX avec la notion d’expérience autotélique qui appartient principalement à deux cadres théoriques ayant bien cerné l’expérience subjective, soit l’expérience optimale (ou Flow) de Csikszentmihalyi (1988) et l’expérience esthétique selon Schaeffer (2001). L’autotélie est une dimension interne du Flow alors qu’elle couvre toute l’expérience esthétique. L’autotélie est une expérience d’éveil au moment même de l’interaction. Cette prise de conscience est accompagnée d’une imperceptible tension de vouloir faire durer ce moment pour faire durer le plaisir qu’il génère. Trois études exploratoires ont été faites, s’appuyant sur une analyse faite à partir d’un cadre théorique en trois parties : le Flow, les signes d’activité non verbale (les gestes physiques) et verbale (le discours) ont été évalués pour voir comment ceux-ci s’associent. Nos résultats tendent à prouver que les processus spatiaux jouent un rôle de premier plan dans l’expérience autotélique et par conséquent dans une UX optimale. De plus, ils suggèrent que les expériences pragmatique et autotélique sont ancrées dans un seul et même contenu, et que leur différence tient au type d’attention que le participant porte sur l’interaction, l’attention ordinaire ou de type autotélique. Ces résultats nous ont menés à proposer un modèle pour la conception UX. L’élément nouveau, resté jusqu’alors inaperçu, consiste à s’assurer que l’interface (au sens large) appelle une attitude réceptive à l’inattendu, pour qu’une information puisse déclencher les processus spatiaux, offrant une opportunité de passer de l’attention ordinaire à l’attention autotélique. Le nouveau modèle ouvre la porte à une meilleure valorisation des habiletés et processus du designer au sein de l’équipe multidisciplinaire en conception UX.

Orientaçoes para o design da interface de software educativo multimédia. 'Orientaciones para el diseño de un interfaz de software educativo multimedia'.

Conocer qué desafíos se fijan los creadores de software educativo multimedia, qué tipo de comunicación debemos establecer entre el usuario y el ordenador para que sus exploraciones desemboquen en situaciones de aprendizaje y cómo favorecer la realización de software adecuado a la naturaleza del proceso educativo en las cuales las características de accesibilidad, transparencia, atractivo, claridad de objetivos educativos y la realización de actividades, contribuyen a una mayor interactividad del hombre con la máquina. Se utilizó la investigación por compilación, con compilación documental, por entrevista y por encuesta, y la investigación documental, utilizando fuentes primarias y secundarias de información para esbozar la evolución, tendencias y orientaciones de diseño de interfaces. La investigación empírica se divide en dos estudios, el primero abordó la cuestión del nivel de conocimientos y la utilización del software educativo por parte de los maestros de Educación infantil y profesores de primaria y, el segundo, tenía como objetivo confeccionar una lista de orientaciones para el diseño de interfaces, a partir de aspectos estudiados en el marco teórico, y a partir de los cuales se diseñó una tabla de evaluación de interfaces de software educativo multimedia. El estudio se llevó a cabo con maestros y profesores de primaria que asistían al curso complementario de formación en la Escuela Superior de Educación de Fafe durante los años 1999-2000, 2000-2001, 2001-2002. Se elaboró una tabla de evaluación de interfaces destinado a los realizadores de software educativo que sirve para controlar la calidad del interfaz. Los docentes a pesar de conocer algún que otro software educativo disponible en el mercado, su uso en el contexto educativo es poco frecuente. Los profesores que estuvieron ligados a proyectos con prácticas en ordenador o que realizaron acciones de formación en Nuevas Tecnologías conocen y recurren más al software educativo.

Clinical potential and design of programmable mechanical impedances for orthotic applications

A person with a moderate or severe motor disability will often use specialised or adapted tools to assist their interaction with a general environment. Such tools can assist with the movement of a person's arms so as to facilitate manipulation, can provide postural supports, or interface to computers, wheelchairs or similar assistive technologies. Designing such devices with programmable stiffness and damping may offer a better means for the person to have effective control of their surroundings. This paper addresses the possibility of designing some assistive technologies using impedance elements that can adapt to the user and the circumstances. Two impedance elements are proposed. The first, based on magnetic particle brakes, allows control of the damping coefficient in a passive element. The second, based on detuning the P-D controller in a servo-motor mechanism, allows control of both stiffness and damping. Such a mechanical impedance can be modulated to the conditions imposed by the task in hand. The limits of linear theory are explored and possible uses of programmable impedance elements are proposed.

Mechatronic design of a high frequency probe for haptic interaction

Current force feedback, haptic interface devices are generally limited to the display of low frequency, high amplitude spatial data. A typical device consists of a low impedance framework of one or more degrees-of-freedom (dof), allowing a user to explore a pre-defined workspace via an end effector such as a handle, thimble, probe or stylus. The movement of the device is then constrained using high gain positional feedback, thus reducing the apparent dof of the device and conveying the illusion of hard contact to the user. Such devices are, however, limited to a narrow bandwidth of frequencies, typically below 30Hz, and are not well suited to the display of surface properties, such as object texture. This paper details a device to augment an existing force feedback haptic display with a vibrotactile display, thus providing a means of conveying low amplitude, high frequency spatial information of object surface properties. 1. Haptics and Haptic Interfaces Haptics is the study of human touch and interaction with the external environment via touch. Information from the human sense of touch can be classified in to two categories, cutaneous and kinesthetic. Cutaneous information is provided via the mechanoreceptive nerve endings in the glabrous skin of the human hand. It is primarily a means of relaying information regarding small-scale details in the form of skin stretch, compression and vibration.

Considering user attitude and behavior in persuasive systems design: the 3D-RAB model

As in any technology systems, analysis and design issues are among the fundamental challenges in persuasive technology. Currently, the Persuasive Systems Development (PSD) framework is considered to be the most comprehensive framework for designing and evaluation of persuasive systems. However, the framework is limited in terms of providing detailed information which can lead to selection of appropriate techniques depending on the variable nature of users or use over time. In light of this, we propose a model which is intended for analysing and implementing behavioural change in persuasive technology called the 3D-RAB model. The 3D-RAB model represents the three dimensional relationships between attitude towards behaviour, attitude towards change or maintaining a change, and current behaviour, and distinguishes variable levels in a user’s cognitive state. As such it provides a framework which could be used to select appropriate techniques for persuasive technology.

Considering user attitude and behaviour in persuasive systems design: the 3D-RAB model

As in any technology systems, analysis and design issues are among the fundamental challenges in persuasive technology. Currently, the Persuasive Systems Development (PSD) framework is considered to be the most comprehensive framework for designing and evaluation of persuasive systems. However, the framework is limited in terms of providing detailed information which can lead to selection of appropriate techniques depending on the variable nature of users or use over time. In light of this, we propose a model which is intended for analysing and implementing behavioural change in persuasive technology called the 3D-RAB model. The 3D-RAB model represents the three dimensional relationships between attitude towards behaviour, attitude towards change or maintaining a change, and current behaviour, and distinguishes variable levels in a user’s cognitive state. As such it provides a framework which could be used to select appropriate techniques for persuasive technology.

User's manual

'Typeform dialogues', as originally planned for publication, was an interactive CD-based screen interface presenting a comparative survey of typeform history and description. The CD was to be held inside a printed book that included two essays and a User’s Manual. Although 'Typeform dialogues' (CD+book) was not completed as planned, a PDF file was published containing the User’s Manual, together with background information about the interface and the project it was part of. The User's Manual presents all interface sections and features (using screen grabs) and explains their editorial rationale, design, and function.

Context relevant persuasive interaction and design: consideration of human factors influencing B2C persuasive interaction

The revolutions of electronic and mobile commerce have opened up unique opportunities for global marketing and business to consumer (B2C) persuasive interaction; with the aim of influencing user behavior. The success or failure of such persuasive interaction is impacted by cultural, social, and personal dimensions. Accordingly, failure to consider such dimensions risks the user forming a negative attitude towards retailer’s websites or mobile applications, which subsequently threatens customer behavior. A better understanding of human factors influencing the way people perceive B2C persuasive interaction is needed. This paper is introduces the concept of a context relevant persuasive interaction and proposes a guideline for designing relevant B2C persuasive interaction.