Projeto cooperativo no Ambiente Cave baseado em espaço compartilhado de objetos

Este trabalho apresenta o módulo Collaborative Service, uma extensão do ambiente Cave, desenvolvido para suportar conceitos de trabalho cooperativo no projeto de circuitos integrados. Esta extensão por sua vez, é baseada na metodologia Pair- Programming e nas tecnologias Jini e Javaspaces. O módulo Collaborative Service foi desenvolvido para auxiliar a continuidade do processo de desenvolvimento de circuitos integrados complexos, inserindo uma dinâmica de grupo através da extensão de Pair-Programming para máquinas remotas. Esse modelo permite que dois ou mais projetistas interajam em um mesmo projeto ou blocos de projeto, independente de suas localizações geográficas e tipos de plataformas de hardware/software. Ele foi projetado para ser genérico e essa característica o torna capaz de suportar as ferramentas de CAD, atuais e futuras, do ambiente Cave (um framework de apoio ao projeto de circuitos integrados). Como estudo de caso, foram utilizadas duas ferramentas do Ambiente Cave. O primeiro caso mostra uma cooperação em nível de descrições gráficas, representada pela ferramenta Blade, um editor de esquemáticos hierárquico. O segundo caso foi representado pelo editor de descrições textuais (VHDL, Verilog e Linguagem C), chamado Homero. No estudo de caso com a ferramenta Blade foi demonstrado que a cooperação proposta por esse modelo pode atuar sob diferentes níveis de hierarquia de projeto, além de suportar a interação de inúmeros projetistas em um mesmo bloco. Na ferramenta Homero, demonstrou-se a cooperação em nível de descrições textuais, representados por (códigos) projetos VHDL acrescidos da participação de vários projetistas. Com esses exemplos, foi possível demonstrar as estratégias de percepção e comunicação com os projetistas, além de descrever a criação de blocos de projeto de uma forma cooperativa. Como contribuição desse trabalho, acrescenta-se ao Ambiente Cave mais um recurso para o projeto de circuitos integrados. Nesse sentido, grupos de projetistas podem projetar um sistema ou circuito integrado de forma cooperativa utilizando-se das funcionalidades desse modelo.

Extensão de um modelo OO formal com aspectos temporais

Na área de Engenharia de Software, há vários modelos formais de especificação orientado a objetos (OO). Um destes é o OO-Method / OASIS. OO-Method se baseia nos seguintes princípios: - dar suporte às noções do modelo conceitual orientado a objetos; - integrar os modelos formais com metodologias de aceitação industrial; - possibilitar a produção de software avançado que inclua a geração completa de código (estática e dinâmica) do desenvolvimento comercial. O processo de desenvolvimento consiste em levantar as propriedades principais do sistema em desenvolvimento (modelo conceitual) por parte do engenheiro de software, e construir de forma automática, em qualquer momento (por um processo de conversão gráfico-textual) a especificação formal orientada a objetos em OASIS (Open and Active Specifications of Information System) que constituirá um repositório de alto nível do sistema. O objetivo de OASIS é expressar os requisitos funcionais de um sistema de informação, em um marco formal, que facilite sua validação e geração automática de programas. OASIS não inclui a especificação de aspectos temporais. A modelagem de aspectos temporais é um importante tópico da modelagem de sistemas de informação, porque através destes são representadas as características dinâmicas das aplicações e a interação temporal entre diferentes processos. A especificação de requisitos de aplicações através de modelos orientados a objetos permite representar não só os seus estados, mas também, seu comportamento. Modelos temporais representam também a evolução de objetos com o tempo. Como o estado de um objeto pode ser alterado devido à ocorrência de um evento (fato ocorrido em um determinado instante no tempo), é importante que o modelo utilizado permita apresentar a história destes eventos. O presente trabalho tem por finalidade propor uma extensão temporal a um modelo formal de especificação OO. Esta extensão inclui tanto aspectos estáticos quanto dinâmicos. A extensão de aspectos estáticos estende OASIS com atributos temporais. A extensão dos aspectos dinâmicos, contribuição central do trabalho, estende OASIS com eventos temporais.

Modelagem de articulações para humanos virtuais baseada em anatomia

Técnicas de Processamento de Imagens e de Computação Gráfica vêm sendo empregadas há bastante tempo para o diagnóstico por imagens em Medicina. Mais recentemente, aplicações baseadas em modelos anatômicos, tanto extraídos de volumes de imagens como criados com base em estudos de anatomia, despontam com força. Tais modelos visam suportar simulação de movimento e de fisiologia. Porém, para que isso se torne realidade, modelos anatômicos do corpo humano precisam ser construídos e aperfeiçoados. Entre outras funcionalidades, esses modelos devem ser capazes de representar o movimento articulado do corpo humano. O problema de modelagem das articulações já foi considerado em diversos trabalhos, principalmente em Robótica e Animação. Entretanto, esses trabalhos não levaram em conta fidelidade anatômica com profundidade suficiente para que pudessem ser utilizados em aplicações de Medicina. O principal objetivo deste trabalho, portanto, é a criação de uma estratégia de representação de articulações embasada em características anatômicas para modelagem de esqueletos humanos virtuais. Um estudo da anatomia do esqueleto humano é apresentado, destacando os tipos de articulações humanas e aspectos do seu movimento. Também é apresentado um estudo dos modelos de articulações encontrados na literatura de Computação Gráfica, e são comentados alguns sistemas de software comercial que implementam corpos articulados. Com base nesses dois estudos, procurou-se identificar as deficiências dos modelos existentes em termos de fidelidade anatômica e, a partir disso, propor uma estratégia de representação para articulações humanas que permitisse a construção de corpos humanos virtuais anatomicamente realísticos. O modelo de articulações proposto foi projetado com o auxílio de técnicas de projeto orientado a objetos e implementado no âmbito do projeto Virtual Patients. Usando as classes do modelo, foi construído um simulador de movimentos, que recebe a descrição de um corpo articulado através de um arquivo em formato XML e apresenta uma animação desse corpo. A descrição do movimento também é especificada no mesmo arquivo. Esse simulador foi utilizado para gerar resultados para verificar a correção e fidelidade do modelo articular. Para isso, um joelho virtual foi construído, seus movimentos foram simulados e comparados com outros joelhos: o modelo de outro simulador, um modelo plástico anatômico e o joelho real.

Abordagem baseada em objetivos para construção de casos de uso e cenários

Para o desenvolvimento de sistemas interativos que respeitem critérios de usabilidade em adição aos critérios de qualidade convencionais, é necessário que, desde suas primeiras etapas, as áreas de Engenharia de Software (ES) e de Interação Humano- Computador (IHC) sejam consideradas, simultaneamente e de maneira integrada. Essas duas áreas investigam modelos, conceitos, técnicas e práticas que refletem diferentes perspectivas sobre a atividade de desenvolvimento, uma orientada mais ao sistema (ES) e outra, mais ao usuário (IHC). Para conciliar estas perspectivas, é necessário o estabelecimento de um entendimento mútuo e a utilização conjunta e integrada de conceitos, técnicas e práticas de desenvolvimento de ambas as áreas. Este trabalho visa mostrar as possibilidades desta integração, através da combinação dos conceitos de Casos de Uso (Use Cases) e Cenários (Scenarios), importantes técnicas de modelagem amplamente utilizadas respectivamente nas áreas de ES e IHC, em diferentes contextos, com diferentes visões; mas apresentando similaridades valiosas para propiciarem o uso complementar de ambas as técnicas. Para sistematizar esta integração, é proposta uma abordagem teleológica – baseada em objetivos – de construção sistemática de casos de uso com quatro diferentes níveis de abstração, desde os mais abstratos casos de uso essenciais até os cenários, aqui utilizados como instâncias concretas de casos de uso. Com esta abordagem, pretende-se construir um modelo de casos de uso que permita especificar requisitos funcionais, conjuntamente com requisitos de interação, de maneira compreensível e praticável e que sirva como ponto de partida à continuidade do desenvolvimento orientado a objetos de software. Com o intuito de exemplificar a proposta, é descrita e discutida a aplicação passo a passo desta abordagem a um exemplo.

GROA: um gerenciador de repositórios de objetos de aprendizagem

Um conceito recente, relacionado à tecnologia educacional, baseia-se na idéia de objetos de aprendizagem (OAs), entendidos como pequenos componentes que podem ser usados, reusados ou referenciados durante a aprendizagem suportada pela tecnologia. Paralelo a isto, várias organizações estão envolvidas num trabalho de desenvolvimento de padrões de metadados para estes objetos, a fim de facilitar a catalogação e recuperação dos mesmos. Desta forma, os OAs podem ser localizados mais facilmente e utilizados em diferentes contextos e plataformas e por diferentes pessoas. O que se propõe para atingir esta facilidade de uso dos OAs é que os objetos sejam armazenados em bases de dados que são também conhecidas como repositórios, que fornecem ao usuário vários benefícios em termos de recuperação de informações. Neste contexto, este trabalho apresenta o GROA - Gerenciador de Repositórios de Objetos de Aprendizagem, que disponibiliza recursos de criação de repositórios capazes de armazenamento, gerenciamento, indexação e estruturação de objetos de aprendizagem, e capazes de operar como serviços deWeb, na internet. Este sistema foi implementado no Zope, que utiliza um banco de dados orientado a objetos, integrado a um servidor web. O texto analisa o conceito de OA e o contextualiza em relação a questões como a educação a distância, ambientes de apoio ao ensino e reusabilidade de conteúdos. Também, detalha os padrões de metadados que permitem a inserção dos OAs como componentes da Web Semântica. Em particular, apresenta-se o mecanismo de mapas de tópicos utilizado para estruturar os repositórios de OAs gerenciados pelo GROA. Finalmente, o texto discorre sobre os detalhes da implementação do GROA.

Uma tradução de gramáticas de hipergrafos baseadas em objetos para cálculo-π

O aumento da escala e funcionalidade dos sistemas de computação e sua crescente complexidade envolvem um aumento significante de custos e exigem recursos humanos altamente qualificados para o desenvolvimento de software. Integrando-se o uso de métodos formais ao desenvolvimento de sistemas complexos, permite-se realizar análises e verificações destes sistemas, garantindo assim sua correção. Existem diversos formalismos que permitem descrever sistemas, cada qual com diferentes níveis de abstração. Quando consideramos sistemas complexos, surge a necessidade de um modelo que forneça construções abstratas que facilitem o entendimento e a especificação destes sistemas. Um modelo baseado em objetos fornece um nível de abstração que tem sido muito aplicado na prática, onde os dados e os processos que os manipulam são descritos juntos em um objeto. Gramática de Grafos Baseada em Objetos (GGBO) é um modelo baseado em objetos, que além de ser uma linguagem visual, apresenta a vantagem de as especificações adquirirem um estilo baseado em objetos, que é bastante familiar à maioria dos desenvolvedores. Porém, as GGBOs não possuem ainda ferramentas para verificação automática de propriedades desejadas nos sistemas modelados. Uma alternativa para resolver isso é definir uma tradução (que preserve a semântica) desta linguagem para outra, para a qual existam verificadores automáticos. Um formalismo bastante conhecido e estabelecido para descrição de sistemas concorrentes, para o qual existem verificadores automáticos, é o cálculo-π. Porém, sob o aspecto de especificação de sistemas complexos, GGBOs parecem ser mais adequadas como linguagem de especificação que o cálculo-π, pois são visuais, mais intuitivas e possuem um estilo baseado em objetos. Neste trabalho foi definido um formalismo (baseado nas GGBOs), denominado Gramática de Hipergrafos Baseada em Objetos e uma tradução deste formalismo para o cálculo-π, aliando assim as vantagens desses dois métodos. Além disso, para validar a tradução definida, foram feitas provas de que a semântica das gramáticas de hipergrafos baseadas em objetos é preservada na tradução.

FrameworkDoc : ferramenta de documentação e geração de artefatos de software

Atualmente, um dos grandes desafios para qualquer desenvolvedor de software é projetar um sistema que reutilize ao máximo elementos de código e de projeto existentes, visando diminuir o tempo e o esforço exigidos na produção do software. Entre as inúmeras formas de possibilitar reuso no contexto do desenvolvimento segundo o paradigma da orientação a objetos, destaca-se a abordagem de frameworks. A grande importância da documentação de software utilizada no processo de desenvolvimento aliada às características de frameworks serviram como motivação para este trabalho. A documentação dentro do processo de desenvolvimento de software não faz parte de uma fase definida, mas ocorre durante toda sua existência, em paralelo com outras fases do ciclo de vida. A abordagem de frameworks dentro deste contexto enfoca o tratamento de templates e definições das características dos artefatos de software (incluindo não somente código mas também produtos de análise, projeto, frameworks, componentes, diagramas, entre outros), facilitando e acelerando o processo de documentação. Um framework, devido a suas características peculiares que serão examinadas e explicitadas no trabalho, contém uma série de informações que podem, além de apoiar a documentação, ser úteis para produção de outros artefatos (por exemplo, planejamentos de teste, scripts de bancos de dados, padrões de codificação, entre outros) do processo de desenvolvimento. Assim, em um processo de desenvolvimento evolutivo, que utiliza a geração de artefatos como recurso, a manutenção pode ser integralmente realizada somente na especificação e não diluída nos artefatos gerados. O objetivo deste trabalho é investigar, propor e desenvolver uma ferramenta de documentação e geração de artefatos de software, denominado FrameworkDoc. O termo documentação de software aqui utilizado se refere a documentação de desenvolvimento de software, incluindo artefatos, arquiteturas, ferramentas entre outros. Serão abordados dois principais aspectos: primeiramente, a geração automática de documentação dentro do processo de desenvolvimento de software e depois a geração de outros artefatos deste processo, a partir das definições de alto nível disponíveis através do framework. Exemplos de aplicações do FrameworkDoc em projetos reais são apresentados. No entanto, os documentos e artefatos de software considerados foram definidos de forma suficientemente genérica para serem aproveitados em outros contextos.

Primitivas para suporte à distribuição de objetos direcionados à pervasive computing

Renovados são os desa os trazidos à computação distribuída pelos recentes desenvolvimentos nas tecnologias de computação móvel. Tais avanços inspiram uma perspectiva na qual a computação tornar-se-á uma entidade ubíqua em um futuro próximo, estando presente nas mais simples atividades do dia-a-dia. Esta perspectiva é motivadora das pesquisas conduzidas no escopo do projeto ISAM, as quais investigam as questões relativas ao uso da computação em ambientes móveis de larga escala. Neste trabalho é apresentado o sistema PRIMOS (PRIMitives for Object Scheduling), o qual busca, pela complementação da plataforma Java, satisfazer as emergentes necessidades do ISAM. Especi camente, o PRIMOS constitui um conjunto de primitivas para instanciação remota e migração de objetos, comunicação e monitoração, direcionadas a um ambiente de computação distribuída de larga escala de características pervasivas. A primitiva de instanciação remota disponibilizada pelo PRIMOS aumenta a plataforma Java padrão com a possibilidade de criar e ativar objetos em nodos remotos do sistema. Por sua vez, a primitiva de migração faculta a relocação de objetos. A consecu- ção de tais semânticas tem como sub-produto a de nição de semânticas para ativação e desativação de objetos, assim como para captura e restauração de contexto de execução. Sob a perspectiva da comunicação, o PRIMOS de ne um esquema de endereçamento independente de protocolo de transporte, assim como uma interface neutra para acesso às facilidades de comunicação. A integração destas funcionalidades ao mecanismo de invocações remotas da plataforma Java, o RMI, permite a desvinculação deste da pilha TCP/IP. Por conseguinte, habilita a adoção de transportes otimizados ao hardware de comunicação disponibilizado pelo sistema. No que se refere à monitoração, o PRIMOS de ne um esquema exível e extensível baseado em sensores. A exibilidade vem principalmente da possibilidade dos sensores terem seus parâmetros de operação recon gurados a qualquer momento em resposta a novas necessidades do sistema. Por outro lado, o sistema é extensível pois o conjunto de sensores básicos, ditos nativos, pode ser aumentado por sensores providos pela aplicação. Com intuito de validar as idéias postuladas, um protótipo foi construído para o sistema. Sobre este, baterias de testes foram realizadas para cada uma das primitivas constituintes do PRIMOS.

Uma estratégia dirigida a modelos e baseada em linguagem de descrição arquitetural para linhas de produtos de software

Model-oriented strategies have been used to facilitate products customization in the software products lines (SPL) context and to generate the source code of these derived products through variability management. Most of these strategies use an UML (Unified Modeling Language)-based model specification. Despite its wide application, the UML-based model specification has some limitations such as the fact that it is essentially graphic, presents deficiencies regarding the precise description of the system architecture semantic representation, and generates a large model, thus hampering the visualization and comprehension of the system elements. In contrast, architecture description languages (ADLs) provide graphic and textual support for the structural representation of architectural elements, their constraints and interactions. This thesis introduces ArchSPL-MDD, a model-driven strategy in which models are specified and configured by using the LightPL-ACME ADL. Such strategy is associated to a generic process with systematic activities that enable to automatically generate customized source code from the product model. ArchSPLMDD strategy integrates aspect-oriented software development (AOSD), modeldriven development (MDD) and SPL, thus enabling the explicit modeling as well as the modularization of variabilities and crosscutting concerns. The process is instantiated by the ArchSPL-MDD tool, which supports the specification of domain models (the focus of the development) in LightPL-ACME. The ArchSPL-MDD uses the Ginga Digital TV middleware as case study. In order to evaluate the efficiency, applicability, expressiveness, and complexity of the ArchSPL-MDD strategy, a controlled experiment was carried out in order to evaluate and compare the ArchSPL-MDD tool with the GingaForAll tool, which instantiates the process that is part of the GingaForAll UML-based strategy. Both tools were used for configuring the products of Ginga SPL and generating the product source code

Um middleware reflexivo e orientado a aspectos: arquitetura e implementações

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Midgard: um middleware baseado em componentes e orientado a recursos para redes de sensores sem fio

On the last years, several middleware platforms for Wireless Sensor Networks (WSN) were proposed. Most of these platforms does not consider issues of how integrate components from generic middleware architectures. Many requirements need to be considered in a middleware design for WSN and the design, in this case, it is possibility to modify the source code of the middleware without changing the external behavior of the middleware. Thus, it is desired that there is a middleware generic architecture that is able to offer an optimal configuration according to the requirements of the application. The adoption of middleware based in component model consists of a promising approach because it allows a better abstraction, low coupling, modularization and management features built-in middleware. Another problem present in current middleware consists of treatment of interoperability with external networks to sensor networks, such as Web. Most current middleware lacks the functionality to access the data provided by the WSN via the World Wide Web in order to treat these data as Web resources, and they can be accessed through protocols already adopted the World Wide Web. Thus, this work presents the Midgard, a component-based middleware specifically designed for WSNs, which adopts the architectural patterns microkernel and REST. The microkernel architectural complements the component model, since microkernel can be understood as a component that encapsulates the core system and it is responsible for initializing the core services only when needed, as well as remove them when are no more needed. Already REST defines a standardized way of communication between different applications based on standards adopted by the Web and enables him to treat WSN data as web resources, allowing them to be accessed through protocol already adopted in the World Wide Web. The main goals of Midgard are: (i) to provide easy Web access to data generated by WSN, exposing such data as Web resources, following the principles of Web of Things paradigm and (ii) to provide WSN application developer with capabilities to instantiate only specific services required by the application, thus generating a customized middleware and saving node resources. The Midgard allows use the WSN as Web resources and still provide a cohesive and weakly coupled software architecture, addressing interoperability and customization. In addition, Midgard provides two services needed for most WSN applications: (i) configuration and (ii) inspection and adaptation services. New services can be implemented by others and easily incorporated into the middleware, because of its flexible and extensible architecture. According to the assessment, the Midgard provides interoperability between the WSN and external networks, such as web, as well as between different applications within a single WSN. In addition, we assessed the memory consumption, the application image size, the size of messages exchanged in the network, and response time, overhead and scalability on Midgard. During the evaluation, the Midgard proved satisfies their goals and shown to be scalable without consuming resources prohibitively

Um framework de agentes de recomendação para sistemas Web

The World Wide Web has been consolidated over the last years as a standard platform to provide software systems in the Internet. Nowadays, a great variety of user applications are available on the Web, varying from corporate applications to the banking domain, or from electronic commerce to the governmental domain. Given the quantity of information available and the quantity of users dealing with their services, many Web systems have sought to present recommendations of use as part of their functionalities, in order to let the users to have a better usage of the services available, based on their profile, history navigation and system use. In this context, this dissertation proposes the development of an agent-based framework that offers recommendations for users of Web systems. It involves the conception, design and implementation of an object-oriented framework. The framework agents can be plugged or unplugged in a non-invasive way in existing Web applications using aspect-oriented techniques. The framework is evaluated through its instantiation to three different Web systems

Dos requisitos à arquitetura em linhas de produtos de software: uma estratégia de transformações entre modelos

The tracking between models of the requirements and architecture activities is a strategy that aims to prevent loss of information, reducing the gap between these two initial activities of the software life cycle. In the context of Software Product Lines (SPL), it is important to have this support, which allows the correspondence between this two activities, with management of variability. In order to address this issue, this paper presents a process of bidirectional mapping, defining transformation rules between elements of a goaloriented requirements model (described in PL-AOVgraph) and elements of an architectural description (defined in PL-AspectualACME). These mapping rules are evaluated using a case study: the GingaForAll LPS. To automate this transformation, we developed the MaRiPLA tool (Mapping Requirements to Product Line Architecture), through MDD techniques (Modeldriven Development), including Atlas Transformation Language (ATL) with specification of Ecore metamodels jointly with Xtext , a DSL definition framework, and Acceleo, a code generation tool, in Eclipse environment. Finally, the generated models are evaluated based on quality attributes such as variability, derivability, reusability, correctness, traceability, completeness, evolvability and maintainability, extracted from the CAFÉ Quality Model