Middleware per Internet of Things: Java Embedded come caso di studio

Grazie al progresso dell'elettronica, ai giorni nostri, è possibile costruire dispositivi elettronici molto piccoli, che col passare del tempo lo sono sempre più. Questo ci permette di poter imboccare nuove strade nel mondo dell'informatica, sfruttando proprio questo fatto. Le dimensioni ridotte dei dispositivi in commercio, come sensori, attuatori, tag e tanto altro, sono particolarmente adatte a nuovi scenari applicativi. Internet of Things è una visione in cui Internet viene esteso alle cose. Facendo largo uso di dispositivi come sensori e tag è possibile realizzare sistemi intelligenti che possono avere riscontri positivi nella vita di tutti i giorni. Tracciare la posizione degli oggetti, monitorare pazienti da remoto, rilevare dati sull'ambiente per realizzare sistemi automatici (ad esempio regolare automaticamente la luce o la temperatura di una stanza) sono solo alcuni esempi. Internet of Things è la naturale evoluzione di Internet, ed è destinato a cambiare radicalmente la nostra vita futura, poichè la tecnologia sarà sempre più parte integrante della nostra vita, aumentando sempre più il nostro benessere e riducendo sempre più il numero delle azioni quotidiane da compiere. Sempre più sono middleware, le piattaforme e i sistemi operativi che nascono per cercare di eliminare o ridurre le problematiche relative allo sviluppo di sistemi di questo genere, e lo scopo di questa tesi è proprio sottolinearne l'importanza e di analizzare gli aspetti che questi middleware devono affrontare. La tesi è strutturata in questo modo: nel capitolo uno verrà fatta una introduzione a Internet of Things, analizzando alcuni degli innumerevoli scenari applicativi che ne derivano, insieme però alle inevitabili problematiche di tipo tecnologico e sociale. Nel secondo capitolo verranno illustrate le tecnologie abilitanti di Internet of Things, grazie alle quali è possibile realizzare sistemi intelligenti. Nel terzo capitolo verranno analizzati gli aspetti relativi ai middleware, sottolineandone l'importanza e prestando attenzione alle funzioni che devono svolgere, il tutto riportando anche degli esempi di middleware esistenti. Nel quarto capitolo verrà approfondito il middleware Java Embedded di Oracle.

Analisi geochimica delle acque iperacide del lago craterico del vulcano Kawah Ijen (Java, Indonesia).

I laghi vulcanici sono corpi idrici che si posizionano all’interno di crateri originatisi da eruzioni idrotermali, idrovulcaniche o magmatiche. Dato il particolare ambiente di formazione di questi bacini, le condizioni fisico-chimiche delle loro acque riflettono l’influenza dei diversi “input” vulcanici quali gas e fluidi che risultano dall’interazione tra le acque sotterranee e i fluidi rilasciati da un corpo magmatico in profondità. Il presente lavoro consiste nella caratterizzazione geochimica delle acque del lago craterico del Kawah Ijen e nella definizione dei principali processi che la controllano, come i processi di diluizione, degassamento e precipitazione di fasi minerali. Tale definizione è la base conoscitiva necessaria per una più realistica interpretazione delle eventuali variazioni geochimiche spazio-temporali

Comunicazioni sicure su canali eterogenei: un'analisi sistematica di SSL da Java a Jolie

All’interno di questa tesi è stata affrontata la tematica della realizzazione di comuni- cazioni sicure, in modo da ottenere l'indipendenza di queste ultime dal canale utilizzato, con l'ausilio di strumenti in grado di fornire supporto per la creazione di applicativi orientati allo scambio di dati e messaggi, quali i linguaggi di programmazione Java e Jolie, il quale è basato sul precedente. Sono state inizialmente analizzate le principali caratteristiche e le problematiche più importanti che è necessario dover risolvere in modo da poter arrivare al risultato desiderato. Successivamente, è stato dato un ampio sguardo ad una delle scienze più applicate per risolvere i problemi tipici che affliggono questo tipo di comunicazioni, la crittografia. Sono stati elencati gli strumenti messi a disposizione ed il loro funzionamento. La crittografia viene poi applicata al protocollo SSL, il quale rappresenta la soluzione maggiormente diffusa, sia sul Web che in altri ambiti, per proteggere le informazioni personali che transitano tra gli end-point di una comunicazione. Sono state elencate le principali caratteristiche, alcuni cenni riguardanti la nascita e lo sviluppo ed è stato descritto il funzionamento di questo protocollo, soprattutto per quanto riguarda la sua fase preliminare, che è una delle parti che lo caratterizzano maggiormente. In seguito, è stata analizzata la soluzione fornita all’interno delle librerie del linguaggio Java per realizzare comunicazioni indipendenti dal mezzo di comunicazione che soddisfino le politiche dettate dal protocollo SSL. Questa soluzione è rappresentata dalla classe SSLEngine, che è quindi stata esaminata, a partire dal ciclo di vita e dall'inizializzazione, fino ad arrivare all'interazione all'interno di un applicazione. Quanto esplorato in precedenza viene poi applicato a Jolie, un linguaggio di programmazione basato sulle comunicazioni e sviluppato in Java, all'interno dell'Università di Bologna. Dopo uno sguardo generale alle sue caratteristiche è stata approfondita la gestione dei protocolli, e di conseguenza, l'introduzione di SSL all'interno di essi, realizzata tramite la classe SSLProtocol. Questa classe contiene ed implementa i concetti analizzati nel capitolo riguardante Java, adattandoli all'architettura ed alla progettazione pensata appositamente per Jolie; è stata quindi effettuata un'analisi del codice e della gestione della classe SSLEngine per realizzare comunicazioni sicure. Infine, per verificare l’effettivo funzionamento, sono stati creati due semplici casi d’uso per poter sfruttare i vantaggi offerti da Jolie, il quale è particolarmente indicato per la creazione di applicazioni orientate ai servizi.

Strumenti e framework per lo sviluppo di linguaggi di programmazione e linguaggi domain-specific in java

La tesi ha lo scopo di indagare le tecnologie disponibili per la realizzazione di linguaggi di programmazione e linguaggi domain specific in ambiente Java. In particolare, vengono proposti e analizzati tre strumenti presenti sul mercato: JavaCC, ANTLR e Xtext. Al termine dell’elaborato, il lettore dovrebbe avere un’idea generale dei principali meccanismi e sistemi utilizzati (come lexer, parser, AST, parse trees, etc.), oltre che del funzionamento dei tre tools presentati. Inoltre, si vogliono individuare vantaggi e svantaggi di ciascuno strumento attraverso un’analisi delle funzionalità offerte, così da fornire un giudizio critico per la scelta e la valutazione dei sistemi da utilizzare.

Backport di una applicazione da Java 8 a Java 7

In Java 8, ultimo aggiornamento ufficiale del linguaggio Java, sono state introdotte alcune nuove funzionalità che permettono l’integrazione di alcuni meccanismi legati ai linguaggi dinamici o funzionali, come le espressioni lambda, l’utilizzo degli stream e la dichiarazione di metodi statici all’interno di interfacce. Se si volesse installare un’applicazione scritta in Java 8 su Android, Dalvik VM, la JVM in esso presente, fallirà il processo di traduzione del bytecode. In questa tesi quindi esplorerò, sia ad alto livello che a basso livello, l’origine del problema e presenterò una soluzione di backporting per un’applicazione esistente.

The effect of arts speech therapy on cerebral oxygenation and low frequency hemodynamic oscillations measured using functional near-infrared spectroscopy

Introduction: As a previous study revealed, arts speech therapy (AST) affects cardiorespiratory interaction [1]. The aim of the present study was to investigate whether AST also has effects on brain oxygenation and hemodynamics measured non-invasively using near-infrared spectroscopy (NIRS). Material and methods: NIRS measurements were performed on 17 subjects (8 men and 9 women, mean age: 35.6 ± 12.7 y) during AST. Each measurement lasted 35 min, comprising 8 min pre-baseline, 10 min recitation and 20 min post-baseline. For each subject, measurements were performed for three different AST recitation tasks (recitation of alliterative, hexameter and prose verse). Relative concentration changes of oxyhemoglobin (Δ[O2Hb]) and deoxyhemoglobin (Δ[HHb]) as well as the tissue oxygenation index (TOI) were measured using a Hamamatsu NIRO300 NIRS device and a sensor placed on the subjects forehead. Movement artifacts were removed using a novel method [2]. Statistical analysis (Wilcoxon test) was applied to the data to investigate (i) if the recitation causes changes in the median values and/or in the Mayer wave power spectral density (MW-PSD, range: 0.07–0.13 Hz) of Δ[O2Hb], Δ[HHb] or TOI, and (ii) if these changes vary between the 3 recitation forms. Results: For all three recitation styles a significant (p < 0.05) decrease in Δ[O2Hb] and TOI was found, indicating a decrease in blood flow. These decreases did not vary significantly between the three styles. MW-PSD increased significantly for Δ[O2Hb] when reciting the hexameter and prose verse, and for Δ[HHb] and TOI when reciting alliterations and hexameter, representing an increase in Mayer waves. The MW-PSD increase for Δ[O2Hb] was significantly larger for the hexameter verse compared to alliterative and prose verse Conclusion: The study showed that AST affects brain hemodynamics (oxygenation, blood flow and Mayer waves). Recitation caused a significant decrease in cerebral blood flow for all recitation styles as well as an increase in Mayer waves, particularly for the hexameter, which may indicate a sympathetic activation. References 1. D. Cysarz, D. von Bonin, H. Lackner, P. Heusser, M. Moser, H. Bettermann. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 287 (2) (2004), pp. H579–H587 2. F. Scholkmann, S. Spichtig, T. Muehlemann, M. Wolf. Physiol Meas, 31 (5) (2010), pp. 649–662

Recovery and Analysis of Transaction Scope from Scattered Information in Java Enterprise Applications

Java Enterprise Applications (JEAs) are large systems that integrate multiple technologies and programming languages. Transactions in JEAs simplify the development of code that deals with failure recovery and multi-user coordination by guaranteeing atomicity of sets of operations. The heterogeneous nature of JEAs, however, can obfuscate conceptual errors in the application code, and in particular can hide incorrect declarations of transaction scope. In this paper we present a technique to expose and analyze the application transaction scope in JEAs by merging and analyzing information from multiple sources. We also present several novel visualizations that aid in the analysis of transaction scope by highlighting anomalies in the specification of transactions and violations of architectural constraints. We have validated our approach on two versions of a large commercial case study.

The near babylonian speech confusion in early detection of psychosis

It is barely 15 years since, in 1996, the issue theme of Schizophrenia Bulletin (Vol 22, 2) “Early Detection, and Intervention in Schizophrenia” signified the commencement of this field of research. Since that time the field of early detection research has developed rapidly and it may be translated into clinical practice by the introduction of an Attenuated Psychosis Syndrome in Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fourth Edition, (DSM-5) (www.dsm5.org/ProposedRevisions/Pages/proposedrevision.aspx?rid=412#). Attenuated psychotic symptoms (APS) had first been suggested as a clinical predictor of first-episode psychosis by the Personal Assessment and Crisis Evaluation (PACE) Clinic group as part of the ultrahigh risk (UHR) criteria.1 The term ultrahigh risk became broadly accepted for this set of criteria for imminent risk of developing psychosis in the late 1990s. The use of the term “prodrome” for a state characterized by at-risk (AR) criteria was criticized as a retrospective concept inevitably followed by the full-blown disorder.1 Although alternative terms have been suggested, prodrome is still used in prospective studies (eg, prodromally symptomatic, potentially or putatively prodromal, prodrome-like state/symptoms). Some alternative suggestions such as prepsychotic state/symptoms, subthreshold psychotic symptoms, early psychosis, subsyndromal psychosis, hypopsychosis, or subpsychosis were short-lived. Other terms still in use include UHR, at-risk mental state (ARMS), AR, high risk, clinical high risk (CHR), or early and late AR state. Further, the term psychotic-like experiences (PLEs) has recently (re-)entered early detection research. …

Speech Enhancement With Inventory Style Speech Resynthesis

We present a new method for the enhancement of speech. The method is designed for scenarios in which targeted speaker enrollment as well as system training within the typical noise environment are feasible. The proposed procedure is fundamentally different from most conventional and state-of-the-art denoising approaches. Instead of filtering a distorted signal we are resynthesizing a new “clean” signal based on its likely characteristics. These characteristics are estimated from the distorted signal. A successful implementation of the proposed method is presented. Experiments were performed in a scenario with roughly one hour of clean speech training data. Our results show that the proposed method compares very favorably to other state-of-the-art systems in both objective and subjective speech quality assessments. Potential applications for the proposed method include jet cockpit communication systems and offline methods for the restoration of audio recordings.

Assessment of speech perception and communication skills in adolescents with cochlear implants for pre- and peri-lingual deafness

This study aimed to assess speech perception and communication skills in adolescents between ages 8 and 18 that received cochlear implants for pre- and peri-lingual deafness.

Variation of vector quantisation and speech waveform coding

A new idea for waveform coding using vector quantisation (VQ) is introduced. This idea makes it possible to deal with codevectors much larger than before for a fixed bit per sample rate. Also a solution to the matching problem (inherent in the present context) in the &-norm describing a measure of neamess is presented. The overall computational complexity of this solution is O(n3 log, n). Sample results are presented to demonstrate the advantage of using this technique in the context of coding of speech waveforms.

Corpus-Based Speech Enhancement With Uncertainty Modeling and Cepstral Smoothing

We present a new approach for corpus-based speech enhancement that significantly improves over a method published by Xiao and Nickel in 2010. Corpus-based enhancement systems do not merely filter an incoming noisy signal, but resynthesize its speech content via an inventory of pre-recorded clean signals. The goal of the procedure is to perceptually improve the sound of speech signals in background noise. The proposed new method modifies Xiao's method in four significant ways. Firstly, it employs a Gaussian mixture model (GMM) instead of a vector quantizer in the phoneme recognition front-end. Secondly, the state decoding of the recognition stage is supported with an uncertainty modeling technique. With the GMM and the uncertainty modeling it is possible to eliminate the need for noise dependent system training. Thirdly, the post-processing of the original method via sinusoidal modeling is replaced with a powerful cepstral smoothing operation. And lastly, due to the improvements of these modifications, it is possible to extend the operational bandwidth of the procedure from 4 kHz to 8 kHz. The performance of the proposed method was evaluated across different noise types and different signal-to-noise ratios. The new method was able to significantly outperform traditional methods, including the one by Xiao and Nickel, in terms of PESQ scores and other objective quality measures. Results of subjective CMOS tests over a smaller set of test samples support our claims.