Automated Software Debugging Using Hybrid Static/Dynamic Analysis

With the increasing complexity of today's software, the software development process is becoming highly time and resource consuming. The increasing number of software configurations, input parameters, usage scenarios, supporting platforms, external dependencies, and versions plays an important role in expanding the costs of maintaining and repairing unforeseeable software faults. To repair software faults, developers spend considerable time in identifying the scenarios leading to those faults and root-causing the problems. While software debugging remains largely manual, it is not the case with software testing and verification. The goal of this research is to improve the software development process in general, and software debugging process in particular, by devising techniques and methods for automated software debugging, which leverage the advances in automatic test case generation and replay. In this research, novel algorithms are devised to discover faulty execution paths in programs by utilizing already existing software test cases, which can be either automatically or manually generated. The execution traces, or alternatively, the sequence covers of the failing test cases are extracted. Afterwards, commonalities between these test case sequence covers are extracted, processed, analyzed, and then presented to the developers in the form of subsequences that may be causing the fault. The hypothesis is that code sequences that are shared between a number of faulty test cases for the same reason resemble the faulty execution path, and hence, the search space for the faulty execution path can be narrowed down by using a large number of test cases. To achieve this goal, an efficient algorithm is implemented for finding common subsequences among a set of code sequence covers. Optimization techniques are devised to generate shorter and more logical sequence covers, and to select subsequences with high likelihood of containing the root cause among the set of all possible common subsequences. A hybrid static/dynamic analysis approach is designed to trace back the common subsequences from the end to the root cause. A debugging tool is created to enable developers to use the approach, and integrate it with an existing Integrated Development Environment. The tool is also integrated with the environment's program editors so that developers can benefit from both the tool suggestions, and their source code counterparts. Finally, a comparison between the developed approach and the state-of-the-art techniques shows that developers need only to inspect a small number of lines in order to find the root cause of the fault. Furthermore, experimental evaluation shows that the algorithm optimizations lead to better results in terms of both the algorithm running time and the output subsequence length.

Minimally Invasive Computer-Assisted Stereotactic Fenestration of an Aqueductal Cyst: Case Report

Introduction: Current advances in frame modeling and computer software allow stereotactic procedures to be performed with great accuracy and minimal risk of neural tissue or vascular injury. Case Report: In this report we associate a previously described minimally invasive stereotactic technique with state-of-the-art 3D computer guidance technology to successfully treat a 55-year-old patient with an arachnoidal cyst obstructing the aqueduct of Sylvius. We provide 1 detailed technical information and discuss how this technique deals with previous limitations for stereotactic manipulation of the aqueductal region. We further discuss current advances in neuroendoscopy for treating obstructive hydrocephalus and make comparisons with our proposed technique. Conclusion: We advocate that this technique is not only capable of treating this pathology but it also has the advantages to enable reestablishment of physiological CSF flow thus preventing future brainstem compression by cyst enlargement.

Behavioral Types for Embedded Software - A Survey

At present, there is a variety of formalisms for modeling and analyzing the communication behavior of components. Due to a tremendous increase in size and complexity of embedded systems accompanied by shorter time to market cycles and cost reduction, so called behavioral type systems become more and more important. This chapter presents an overview and a taxonomy of behavioral types. The intentions of this taxonomy are to provide a guidance for software engineers and to form the basis for future research.

Specification and Evaluation of Safety Properties in a Component-Based Software Engineering Process

Over the past years, component-based software engineering has become an established paradigm in the area of complex software intensive systems. However, many techniques for analyzing these systems for critical properties currently do not make use of the component orientation. In particular, safety analysis of component-based systems is an open field of research. In this chapter we investigate the problems arising and define a set of requirements that apply when adapting the analysis of safety properties to a component-based software engineering process. Based on these requirements some important component-oriented safety evaluation approaches are examined and compared.

MDA-based re-engineering with Object-Z

This paper describes a practical application of MDA and reverse engineering based on a domain-specific modelling language. A well defined metamodel of a domain-specific language is useful for verification and validation of associated tools. We apply this approach to SIFA, a security analysis tool. SIFA has evolved as requirements have changed, and it has no metamodel. Hence, testing SIFA’s correctness is difficult. We introduce a formal metamodelling approach to develop a well-defined metamodel of the domain. Initially, we develop a domain model in EMF by reverse engineering the SIFA implementation. Then we transform EMF to Object-Z using model transformation. Finally, we complete the Object-Z model by specifying system behavior. The outcome is a well-defined metamodel that precisely describes the domain and the security properties that it analyses. It also provides a reliable basis for testing the current SIFA implementation and forward engineering its successor.

An in vitro study of non-axial forces upon the retention of an O-ring attachment

Objective The purpose of this study was to evaluate the retention force of an O-ring attachment system in different inclinations to the ideal path of insertion, using devices to compensate angulations. Material and methods Two implants were inserted into an aluminum base, and ball attachments were screwed to implants. Cylinders with O-rings were placed on ball attachments and connected to the test device using positioners to compensate implant angulations (0 degrees, 7 degrees, and 14 degrees). Plexiglass bases were used to simulate implant angulations. The base and the test device were positioned in a testing apparatus, which simulated insertion/removal of an overdenture. A total of 2900 cycles, simulating 2 years of overdenture use, were performed and 36 O-rings were tested. The force required for each cycle was recorded with computer software. Longitudinal sections of ball attachment-positioner-cylinder with O-rings of each angulation were obtained to analyze the relationship among them, and O-ring sections tested in each angulation were compared with an unused counterpart. A mixed linear model was used to analyze the data, and the comparison was performed by orthogonal contrasts (alpha=0.05). Results At 0 degrees, the retention force decreased significantly over time, and the retention force was significantly different in all comparisons, except from 12 to 18 months. When the implants were positioned at 7 degrees, the retention force was statistically different at 0 and 24 months. At 14 degrees, significant differences were found from 6 and 12 to 24 months. Conclusions Within the limitations of this study, it was concluded that O-rings for implant/attachments perpendicular to the occlusal plane were adequately retentive over the first year and that the retentive capacity of O-ring was affected by implant inclinations despite the proposed positioners. To cite this article:Rodrigues RCS, Faria ACL, Macedo AP, Sartori IAM, de Mattos MGC, Ribeiro RF. An in vitro study of non-axial forces upon the retention of an O-ring attachment.Clin. Oral Impl. Res. 20, 2009; 1314-1319.doi: 10.1111/j.1600-0501.2009.01742.x.

Reliability factors in business software: volatility, requirements and end-users

Many business-oriented software applications are subject to frequent changes in requirements. This paper shows that, ceteris paribus, increases in the volatility of system requirements decrease the reliability of software. Further, systems that exhibit high volatility during the development phase are likely to have lower reliability during their operational phase. In addition to the typically higher volatility of requirements, end-users who specify the requirements of business-oriented systems are usually less technically oriented than people who specify the requirements of compilers, radar tracking systems or medical equipment. Hence, the characteristics of software reliability problems for business-oriented systems are likely to differ significantly from those of more technically oriented systems.

An overview of APSIM, a model designed for farming systems simulation

The Agricultural Production Systems Simulator (APSIM) is a modular modelling framework that has been developed by the Agricultural Production Systems Research Unit in Australia. APSIM was developed to simulate biophysical process in farming systems, in particular where there is interest in the economic and ecological outcomes of management practice in the face of climatic risk. The paper outlines APSIM's structure and provides details of the concepts behind the different plant, soil and management modules. These modules include a diverse range of crops, pastures and trees, soil processes including water balance, N and P transformations, soil pH, erosion and a full range of management controls. Reports of APSIM testing in a diverse range of systems and environments are summarised. An example of model performance in a long-term cropping systems trial is provided. APSIM has been used in a broad range of applications, including support for on-farm decision making, farming systems design for production or resource management objectives, assessment of the value of seasonal climate forecasting, analysis of supply chain issues in agribusiness activities, development of waste management guidelines, risk assessment for government policy making and as a guide to research and education activity. An extensive citation list for these model testing and application studies is provided. Crown Copyright (C) 2002 Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Sistema sem fios para controlo de iluminação decorativa

Este projecto surgiu no contexto da solicitação de um dos clientes da empresa Castros Iluminações que pretendia um sistema de iluminação decorativa (baseada em LED) de dois conjuntos de 288 janelas, pertencendo cada conjunto a uma fachada diferente do edifício. Este sistema teria que prever a possibilidade de controlar a cor de cada janela individualmente, dando ao cliente a possibilidade de alterar o ambiente decorativo das fachadas do edifício. A utilização de comunicação sem fios foi justificada pela necessidade de evitar a quantidade enorme de cabos que seria necessário passar utilizando os sistemas comerciais convencionais e a impossibilidade de os esconder. Esta solução foi pensada para ser implementada num edifício com 14 Andares, facto que por si só inviabiliza a passajem de cabos. Para interligar todos os dispositivos de iluminação decorativa com um controlador portátil, e eliminar os problemas ligados à cablagem, foi utilizado o protocolo de comunicações sem fios ZigBee™. A escolha recaiu neste protocolo devido a factores como os seus baixos consumos, simplicidade do protocolo comparativamente com outras redes e o seu baixo custo. No desenvolvimento deste projecto foi utilizada a stack da Microchip©, versão gratuita, disponibilizada na internet e os seus transceivers de comunicação Zigbee™, MRF24j40MA. Para fazer a interface de comunicação com o utilizador, foi desenvolvida uma aplicação de Software para correr em computadores com ambiente Windows™. Esta aplicação foi desenvolvida em Visual Studio™ utilizando a linguagem C#. Foram efectuados alguns testes para se perceber a eficiência e robustez da comunicação ZigBee™ e apesar do número de dispositivos disponíveis para ensaios ser muito reduzido, foi possível verificar que, mesmo funcionando correctamente, o desempenho do sistema poderá ser melhorado, quer seja a nível da gestão das comunicações, quer a nível do software informático para controlo do ambiente decorativo das fachadas do edifício. O sistema, no actual estado de desenvolvimento, permite controlar a cor dos vários dispositivos da rede através do computador, com uma resolução de 24bits. A aplicação desenvolvida em Visual Studio™ permite controlar de forma simples e intuitiva para o utilizador, a cor do material iluminativo dos vários dispositivos da rede.

Desenvolvimento de Frameworks de Testes Automáticos de Software

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de frameworks de testes automáticos de software. Este tipo de testes normalmente está associado ao modelo evolucionário e às metodologias ágeis de desenvolvimento de software, enquanto que os testes manuais estão relacionados com o modelo em cascata e as metodologias tradicionais. Como tal foi efetuado um estudo comparativo sobre os tipos de metodologias e de testes existentes, para decidir quais os que melhor se adequavam ao projeto e dar resposta à questão "Será que realmente compensa realizar testes (automáticos)?". Finalizado o estudo foram desenvolvidas duas frameworks, a primeira para a implementação de testes funcionais e unitários sem dependências a ser utilizada pelos estagiários curriculares da LabOrders, e a segunda para a implementação de testes unitários com dependências externas de base de dados e serviços, a ser utilizada pelos funcionários da empresa. Nas últimas duas décadas as metodologias ágeis de desenvolvimento de software não pararam de evoluir, no entanto as ferramentas de automação não conseguiram acompanhar este progresso. Muitas áreas não são abrangidas pelos testes e por isso alguns têm de ser feitos manualmente. Posto isto foram criadas várias funcionalidades inovadoras para aumentar a cobertura dos testes e tornar as frameworks o mais intuitivas possível, nomeadamente: 1. Download automático de ficheiros através do Internet Explorer 9 (e versões mais recentes). 2. Análise do conteúdo de ficheiros .pdf (através dos testes). 3. Obtenção de elementos web e respetivos atributos através de código jQuery utilizando a API WebDriver com PHP bindings. 4. Exibição de mensagens de erro personalizadas quando não é possível encontrar um determinado elemento. As frameworks implementadas estão também preparadas para a criação de outros testes (de carga, integração, regressão) que possam vir a ser necessários no futuro. Foram testadas em contexto de trabalho pelos colaboradores e clientes da empresa onde foi realizado o projeto de mestrado e os resultados permitiram concluir que a adoção de uma metodologia de desenvolvimento de software com testes automáticos pode aumentar a produtividade, reduzir as falhas e potenciar o cumprimento de orçamentos e prazos dos projetos das organizações.

Software EarMaster como ferramenta pedagógica na disciplina de Formação Musical

O presente relatório de estágio mostra-nos um percurso realizado no ano letivo 2014/2015, referente à Prática de Ensino Supervisionada no âmbito do Mestrado em Ensino de Música, ramo de Formação Musical. O mesmo não reflete única e exclusivamente a Prática de Ensino Supervisionada do ano transato mas sim, todo um percurso académico realizado em que foram efetuadas reflexões, tomadas decisões, criadas novas ideias pedagógicas, que num todo foi essencial para uma melhoria da prática pedagógica como também na construção de um ser mais crítico e investigativo. Este documento é composto por duas partes. Na primeira parte é apresentado o capítulo I e II, sendo o primeiro uma abordagem à instituição de ensino em que foi realizada a prática de ensino supervisionada, e o segundo, uma reflexão aprofundada da mesma. A segunda parte do relatório prende-se a um Projeto de Investigação realizado no decorrer do ano letivo 2014/2015, direcionado para as Novas Tecnologias de Informação e Comunicação na Educação em geral e na Educação no Ensino Vocacional da Música mais especificamente, “O software EarMaster como ferramenta pedagógica na disciplina de Formação Musical”, tentando perceber se este tipo de software informáticos poderão ser uma mais-valia para o estudo da disciplina da Formação Musical e se trará melhores resultados para o aluno aquando da sua utilização. A metodologia utilizada no projeto de investigação prende-se a uma lógica quantitativa e qualitativa. O estudo não é, de todo, conclusivo devido ao tamanho da amostra obtida, tendo alguns alunos optado por não utilizar o software EarMaster, formando assim um pequeno grupo de amostra não suficiente para obter os melhores resultados, ficando em aberto possíveis investigações sobre esta temática. Serão, as Novas Tecnologias de Informação uma mais-valia para a Educação no nosso país? Será possível a utilização destas na sala de aula, sem que sejam pensadas como algo para “entreter” o aluno por momentos?

Estudo e implementação de testes de software em desenvolvimento ágil

Dissertação de mestrado em Engenharia de Sistemas