Exploração do UML para a derivação automática de requisitos arquitecturais. Uma abordagem orientada a modelos

O desenvolvimento de software orientado a modelos defende a utilização dos modelos como um artefacto que participa activamente no processo de desenvolvimento. O modelo ocupa uma posição que se encontra ao mesmo nível do código. Esta é uma abordagem importante que tem sido alvo de atenção crescente nos últimos tempos. O Object Management Group (OMG) é o responsável por uma das principais especificações utilizadas na definição da arquitectura dos sistemas cujo desenvolvimento é orientado a modelos: o Model Driven Architecture (MDA). Os projectos que têm surgido no âmbito da modelação e das linguagens específicas de domínio para a plataforma Eclipse são um bom exemplo da atenção dada a estas áreas. São projectos totalmente abertos à comunidade, que procuram respeitar os standards e que constituem uma excelente oportunidade para testar e por em prática novas ideias e abordagens. Nesta dissertação foram usadas ferramentas criadas no âmbito do Amalgamation Project, desenvolvido para a plataforma Eclipse. Explorando o UML e usando a linguagem QVT, desenvolveu-se um processo automático para extrair elementos da arquitectura do sistema a partir da definição de requisitos. Os requisitos são representados por modelos UML que são transformados de forma a obter elementos para uma aproximação inicial à arquitectura do sistema. No final, obtêm-se um modelo UML que agrega os componentes, interfaces e tipos de dados extraídos a partir dos modelos dos requisitos. É uma abordagem orientada a modelos que mostrou ser exequível, capaz de oferecer resultados práticos e promissora no que concerne a trabalho futuro.

Automatização de testes à framework myMIS

Atualmente, verifica-se um aumento na necessidade de software feito à medida do cliente, que se consiga adaptar de forma rápida as constantes mudanças da sua área de negócio. Cada cliente tem os seus problemas concretos que precisa de resolver, não lhe sendo muitas vezes possível dispensar uma elevada quantidade de recursos para atingir os fins pretendidos. De forma a dar resposta a estes problemas surgiram várias arquiteturas e metodologias de desenvolvimento de software, que permitem o desenvolvimento ágil de aplicações altamente configuráveis, que podem ser personalizadas por qualquer utilizador das mesmas. Este dinamismo, trazido para as aplicações sobre a forma de modelos que são personalizados pelos utilizadores e interpretados por uma plataforma genérica, cria maiores desafios no momento de realizar testes, visto existir um número de variáveis consideravelmente maior que numa aplicação com uma arquitetura tradicional. É necessário, em todos os momentos, garantir a integridade de todos os modelos, bem como da plataforma responsável pela sua interpretação, sem ser necessário o desenvolvimento constante de aplicações para suportar os testes sobre os diferentes modelos. Esta tese debruça-se sobre uma aplicação, a plataforma myMIS, que permite a interpretação de modelos orientados à gestão, escritos numa linguagem específica de domínio, sendo realizada a avaliação do estado atual e definida uma proposta de práticas de testes a aplicar no desenvolvimento da mesma. A proposta resultante desta tese permitiu verificar que, apesar das dificuldades inerentes à arquitetura da aplicação, o desenvolvimento de testes de uma forma genérica é possível, podendo as mesmas lógicas ser utilizadas para o teste de diversos modelos distintos.

Data Extraction Tool to Analyse, Transform and Store Real Data from Electricity Markets

The study of electricity markets operation has been gaining an increasing importance in the last years, as result of the new challenges that the restructuring process produced. Currently, lots of information concerning electricity markets is available, as market operators provide, after a period of confidentiality, data regarding market proposals and transactions. These data can be used as source of knowledge to define realistic scenarios, which are essential for understanding and forecast electricity markets behavior. The development of tools able to extract, transform, store and dynamically update data, is of great importance to go a step further into the comprehension of electricity markets and of the behaviour of the involved entities. In this paper an adaptable tool capable of downloading, parsing and storing data from market operators’ websites is presented, assuring constant updating and reliability of the stored data.

Derivation and consistency checking of models in early software product line engineering

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Informática

A framework for efficient model transformations

The reported productivity gains while using models and model transformations to develop entire systems, after almost a decade of experience applying model-driven approaches for system development, are already undeniable benefits of this approach. However, the slowness of higher-level, rule based model transformation languages hinders the applicability of this approach to industrial scales. Lower-level, and efficient, languages can be used but productivity and easy maintenance seize to exist. The abstraction penalty problem is not new, it also exists for high-level, object oriented languages but everyone is using them now. Why is not everyone using rule based model transformation languages then? In this thesis, we propose a framework, comprised of a language and its respective environment, designed to tackle the most performance critical operation of high-level model transformation languages: the pattern matching. This framework shows that it is possible to mitigate the performance penalty while still using high-level model transformation languages.

Uma abordagem para derivar modelos de requisitos a partir de mecanismos de reconhecimento de voz

A elicitação de requisitos é uma das primeiras actividades do processo de Engenharia de Requisitos. Através desta etapa é possível capturar e estruturar os requisitos dos stakeholders e do sistema a ser implementado. Tipicamente esta estruturação é representada através de notação gráfica com o auxílio de ferramentas CASE. Estas ferramentas tornam esta actividade exclusiva, em termos de acessibilidade, a engenheiros sem deficiências físicas devido à complexidade das funcionalidades oferecidas pelas mesmas que permitem construir estes modelos. Nesta dissertação de mestrado é proposto desenvolver uma abordagem com suporte de uma ferramenta para melhorar a acessibilidade, e consequentemente,integrar um engenheiro de requisitos com limitações físicas na actividade de elicitação de requisitos. A ferramenta também possibilita uma alternativa para os stakeholders em geral para produzir modelos sem usar as mãos quando for mais conveniente. Esta abordagem propõe usar mecanismos de voz na geração de modelos de requisitos, mais concretamente modelos de requisitos orientados a objectivos, modelos de objectos e modelos de features usando técnicas de Model-Driven Development (MDD) (e.g., metamodelos). O stakeholder assim irá capturar os seus requisitos através de mecanismos de reconhecimento de voz, sendo automaticamente realizada uma transformação do seu discurso para um modelo KAOS, para um modelo conceptual ou para um modelo de features.

Família de DSLs para integrated modular avionics

Na atualidade existe a necessidade de produzir novos aviões de forma rápida, eficiente e económica com o objetivo de abrir novas rotas de voo, expansão das já existentes e substituição de aviões em fim de vida útil. Neste contexto, e sem nunca deixar de cumprir os apertados requisitos do domínio que incluem a exigência de elevada qualidade, a indústria adotou a arquitetura IMA que permite executar várias aplicações aviónicas num único sistema de computação partilhado. Com esta arquitetura, o desenvolvimento do software para as aeronaves ganhou uma elevada relevância, sendo necessário gerar código automaticamente, reutilizar código já testado proveniente de outras aplicações anteriormente desenvolvidas e garantir o mais cedo possível que o software desenvolvido se encontra de acordo com os standards. Apesar da complexidade do domínio, desenvolveu-se uma ferramenta que permite produzir a estrutura do código de novas aplicações para a aviónica. Aferramenta lida com a variabilidade das diversas linhas de produto e reduz o tempo de desenvolvimento. Uma DSL poderia ser uma solução apropriada, pois permite cobrir diversos requisitos exigidos, no entanto, esta solução não é exequível porque seria necessário produzir uma linguagem para cada configuração de software aviónico diferente se pretendêssemos tirar partido da especificidade. Com esta dissertação, solucionou-se esta dificuldade com recurso à noção de família de DSLs. Trata-se de um conjunto de linguagens para um domínio específico, que apresentam um conjunto comum de conceitos chave, mas que adaptam alguns desses conceitos para cumprir a variabilidade dos requisitos. Utilizou-se a abordagem MDD para desenvolver um gerador automático de DSLs que é capaz de produzir a linguagem desejada de acordo com a configuração de software pretendida para a partição pertencente a um módulo aviónico. As linguagens geradas apresentam um nível de usabilidade adequada para o domínio, bem como têm a capacidade de validar as construções efetuadas usando a DSL e produzir os artefactos pretendidos.

A DSL for querying building data streams of energy, eeather and occupation data

The superfluous consumption of energy is faced by the modern society as a Socio-Economical and Environmental problem of the present days. This situation is worsening given that it is becoming clear that the tendency is to increase energy price every year. It is also noticeable that people, not necessarily proficient in technology, are not able to know where savings can be achieved, due to the absence of accessible awareness mechanisms. One of the home user concerns is to balance the need of reducing energy consumption, while producing the same activity with all the comfort and work efficiency. The common techniques to reduce the consumption are to use a less wasteful equipment, altering the equipment program to a more economical one or disconnecting appliances that are not necessary at the moment. However, there is no direct feedback from this performed actions, which leads to the situation where the user is not aware of the influence that these techniques have in the electrical bill. With the intension to give some control over the home consumption, Energy Management Systems (EMS) were developed. These systems allow the access to the consumption information and help understanding the energy waste. However, some studies have proven that these systems have a clear mismatch between the information that is presented and the one the user finds useful for his daily life, leading to demotivation of use. In order to create a solution more oriented towards the user’s demands, a specially tailored language (DSL) was implemented. This solution allows the user to acquire the information he considers useful, through the construction of questions about his energy consumption. The development of this language, following the Model Driven Development (MDD) approach, took into consideration the ideas of facility managers and home users in the phases of design and validation. These opinions were gathered through meetings with experts and a survey, which was conducted to the purpose of collecting statistics about what home users want to know.

A domain specific language for domotic systems

To cope with modernity, the interesting of having a fully automated house has been increasing over the years, as technology evolves and as our lives become more stressful and overloaded. An automation system provides a way to simplify some daily tasks, allowing us to have more spare time to perform activities where we are really needed. There are some systems in this domain that try to implement these characteristics, but this kind of technology is at its early stages of evolution being that it is still far away of empowering the user with the desired control over a habitation. The reason is that the mentioned systems miss some important features such as adaptability, extension and evolution. These systems, developed from a bottom-up approach, are often tailored for programmers and domain experts, discarding most of the times the end users that remain with unfinished interfaces or products that they have difficulty to control. Moreover, complex behaviors are avoided, since they are extremely difficult to implement mostly due to the necessity of handling priorities, conflicts and device calibration. Besides, these solutions are only reachable at very high costs, yet they still have the limitation of being difficult to configure by non-technical people once in runtime operation. As a result, it is necessary to create a tool that allows the execution of several automated actions, with an interface that is easy to use but at the same time supports all the main features of this domain. It is also desirable that this tool is independent of the hardware so it can be reused, thus a Model Driven Development approach (MDD) is the ideal option, as it is a method that follows those principles. Since the automation domain has some very specific concepts, the use of models should be combined with a Domain Specific Language (DSL). With these two methods, it is possible to create a solution that is adapted to the end users, but also to domain experts and programmers due to the several levels of abstraction that can be added to diminish the complexity of use. The aim of this thesis is to design a Domain Specific Language (DSL) that uses the Model Driven Development approach (MDD), with the purpose of supporting Home Automation (HA) concepts. In this implementation, the development of simple and complex scenarios should be supported and will be one of the most important concerns. This DSL should also support other significant features in this domain, such as the ability to schedule tasks, which is something that is limited in the current existing solutions.

Screening for depression and anxiety disorders from pregnancy to postpartum with the EPDS and STAI

The Edinburgh Postnatal Depression Scale (EPDS) and the State Anxiety Inventory (STAI-S) are widely used self-report measures that still need to be further validated for the perinatal period. The aim of this study was to examine the screening performance of the EPDS and the STAI-S in detecting depressive and anxiety disorders at pregnancy and postpartum. Women screening positive on EPDS (EPDS ≥ 9) or STAI-S (STAI-S ≥ 45) during pregnancy (n = 90), as well as matched controls (n = 58) were selected from a larger study. At 3 months postpartum, 99 of these women were reassessed. At a second stage, women were administered a clinical interview to establish a DSM-IV-TR diagnosis. Receiver operator characteristics (ROC) analysis yielded areas under the curve higher than .80 and .70 for EPDS and STAI-S, respectively. EPDS and STAI-S optimal cut-offs were found to be lower at postpartum (EDPS = 7; STAI-S = 34) than during pregnancy (EPDS = 9; STAI-S = 40). EPDS and STAI-S are reasonably valid screening tools during pregnancy and the postpartum.

Anxiety and depression symptoms in women and men from early pregnancy to 3-months postpartum: parity differences and effects

This study aimed to investigate both anxiety and depression symptoms from early pregnancy to 3-months postpartum, comparing women and men and first and second-time parents. Methods: A sample of 260 Portuguese couples (N=520), first or second-time parents, recruited in an Obstetrics Out-patients Unit, filled in the State-Anxiety Inventory (STAI-S) and the Edinburgh Post-Natal Depression Scale (EPDS) at the 1st, 2nd and 3rd pregnancy trimesters, childbirth, and 3-months postpartum. Results: A decrease in anxiety and depression symptoms from early pregnancy to 3-months postpartum was found in both women and men, as well as in first and second-time parents. Men presented less anxiety and depression symptoms than women, but the same pattern of symptoms over time. Second-time parents showed more anxiety and depression symptoms than first-time parents and a different pattern of symptoms over time: an increase in anxiety and depression symptoms from the 3rd trimester to childbirth was observed in first-time parents versus a decrease in second-time parents. Limitations: The voluntary nature of the participation may have lead to a selection bias; women and men who agreed to participate could be those who presented fewer anxiety and depression symptoms. Moreover, the use of self-report symptom measures does not give us the level of possible disorder in participants. Conclusions: Anxiety and depression symptoms diminish from pregnancy to the postpartum period in all parents. Patterns of anxiety and depression symptoms from early pregnancy to 3-months postpartum are similar in women and men, but somewhat different in first and second time parents. Second-time parents should also be considered while studying and intervening during pregnancy and the postpartum.

Mother's anxiety and depression during the third pregnancy trimester and neonate's mother versus stranger's face/voice visual preference

Background: Neonates show visual preference for their mother's face/voice and shift their attention from their mother to a stranger's face/voice after habituation. Aim: To assess neonate's mother versus stranger's face/voice visual preference, namely mother's anxiety and depression during the third pregnancy trimester and neonate's: 1) visual preference for the mother versus the stranger's face/voice (pretest visual preference), 2) habituation to the mother's face/voice and 3) visual preference for the stranger versus the mother's face/voice (posttest visual preference). Method: Mothers (N=100) filled out the Edinburgh Postnatal Depression Scale (EPDS) and the State Anxiety Inventory (STAI) both at the third pregnancy trimester and childbirth, and the “preference and habituation to the mother's face/voice versus stranger” paradigm was administered to their newborn 1 to 5 days after childbirth. Results: Neonates of anxious/depressed mothers during the third pregnancy trimester contrarily to neonates of non-anxious/non-depressed mothers did not look 1) longer at their mother's than at the stranger's face/voice at the pretest visual preference (showing no visual preference for the mother), nor 2) longer at the stranger's face/voice in the posttest than in the pretest visual preference (not improving their attention to the stranger's after habituation). Conclusion: Infants exposed to mother's anxiety/depression at the third gestational trimester exhibit less perceptual/social competencies at birth.

Preferência e habituação pela face/voz da mãe vs. estranha em recém-nascidos

O bebé humano, quando nasce, trás consigo uma diversidade de competências que lhe garantem uma pré adaptação e a sua sobrevivência no meio extrauterino. Este estudo tem como objectivo avaliar a preferência e a habituação do recém-nascido pela face/voz da mãe vs. uma pessoa estranha, bem como a identificação de variáveis que possam influenciar estas competências. A amostra, constituída por 50 bebés (com 1 a 5 dias de vida), foi avaliada através do paradigma da “preferência e habituação pela face/voz da mãe vs estranha” - uma situação experimental que envolve a participação da mãe e de duas figuras estranhas ao bebé, com o objectivo de avaliar o tempo que o bebé olha para cada pessoa, em três fases diferentes: 1) preferência, 2) habituação e 3) pós-habituação. Os resultados mostram a preferência pela face/voz da mãe, em detrimento da pessoa estranha. Porém, observa-se que, da fase de preferência para a fase de pós habituação, o tempo que o bebé olha para a mãe diminui e aumenta o tempo que olha para a figura estranha. Algumas características dos bebés (e.g., índice ponderal > 2.50) e das mães (e.g., coabitação, emprego) surgem relacionadas com resultados mais favoráveis (e.g., maior preferência pela face/voz da mãe na fase de preferência do que de pós-habituação e uma mais rápida resposta de habituação ao estímulo materno). Concluímos que, logo nos primeiros dias de vida, são observadas diferenças no comportamento dos recém-nascidos com a mãe e com uma estranha, o que pode condicionar o desenvolvimento do bebé e uma interacção adequada com a mãe.

Towards flexible feature composition : static and dynamic binding in software product lines

Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2011

Caregiver's interpret infants' early gestures based on shared knowledge about referents

Gestures are the first forms of conventional communication that young children develop in order to intentionally convey a specific message. However, at first, infants rarely communicate successfully with their gestures, prompting caregivers to interpret them. Although the role of caregivers in early communication development has been examined, little is known about how caregivers attribute a specific communicative function to infants' gestures. In this study, we argue that caregivers rely on the knowledge about the referent that is shared with infants in order to interpret what communicative function infants wish to convey with their gestures. We videotaped interactions from six caregiver-infant dyads playing with toys when infants were 8, 10, 12, 14, and 16 months old. We coded infants' gesture production and we determined whether caregivers interpreted those gestures as conveying a clear communicative function or not; we also coded whether infants used objects according to their conventions of use as a measure of shared knowledge about the referent. Results revealed an association between infants' increasing knowledge of object use and maternal interpretations of infants' gestures as conveying a clear communicative function. Our findings emphasize the importance of shared knowledge in shaping infants' emergent communicative skills.