Workflow Patterns for Service Oriented Computing in JOLIE

Il presente lavoro di tesi ha come punto focale la descrizione, la verifica e la dimostrazione della realizzabilità dei Workflow Patterns di Gestione del Flusso(Control-Flow) e Risorse (Resource) definiti da parte della Workflow Pattern Initiative (WPI)in JOLIE, un innovativo linguaggio di programmazione orientato ai servizi nato nell'ambito del Service Oriented Computing. Il Service Oriented Computing (SOC) è un nuovo modo di pensare la programmazione di applicazioni distribuite, i cui concetti fondamentali sono i servizi e la composizione. L’approccio SOC definisce la possibilità di costruire un’applicazione in funzione dei servizi che ne realizzano il comportamento tramite una loro composizione, definita secondo un particolare flusso di lavoro. Allo scopo di fornire la necessaria conoscenza per capire la teoria, le meccaniche e i costrutti di JOLIE utilizzati per la realizzazione dei pattern, il seguente lavoro di tesi è stato diviso in quattro parti, corrispondenti ad altrettanti capitoli. Nel primo capitolo viene riportata una descrizione generale del SOC e della Business Process Automation (BPA), che costituisce l’ambiente in cui il SOC è inserito. Per questo viene fatta una disamina della storia informatica sui sistemi distribuiti, fino ad arrivare ai sistemi odierni, presentando in seguito il contesto del BPA e delle innovazioni derivanti dalle sue macro-componenti, di cui il SOC fa parte. Continuando la descrizione dell’approccio Service Oriented, ne vengono presentati i requisiti (pre-condizioni) e si cerca di dare una definizione precisa del termine “servizio”, fino all'enunciazione dei principi SOC declinati nell’ottica delle Service Oriented Architectures, presentando in ultimo i metodi di composizione dei servizi, tramite orchestrazione e coreografia. L’ultima sezione del capitolo prende in considerazione il SOC in un’ottica prettamente industriale e ne evidenzia i punti strategici. Il secondo capitolo è incentrato sulla descrizione di JOLIE, gli aspetti fondamentali dell’approccio orientato ai servizi, che ne caratterizzano profondamente la definizione concettuale (SOCK), e la teoria della composizione dei servizi. Il capitolo non si pone come una descrizione esaustiva di tutte le funzionalità del linguaggio, ma considera soprattutto i concetti teorici, le strutture di dati, gli operatori e i costrutti di JOLIE utilizzati per la dimostrazione della realizzabilità dei Workflow Pattern del capitolo successivo. Il terzo capitolo, più lungo e centrale rispetto agli altri, riguarda la realizzazione dei workflow pattern in JOLIE. All'inizio del capitolo viene fornita una descrizione delle caratteristiche del WPI e dei Workflow Pattern in generale. In seguito, nelle due macro-sezioni relative ai Control-Flow e Resource pattern vengono esposte alcune nozioni riguardanti le metodologie di definizione dei pattern (e.g. la teoria sulla definizione delle Colored Petri Nets) e le convezioni adottate dal WPI, per passare in seguito al vero e proprio lavoro (sperimentale) di tesi riguardo la descrizione dei pattern, l’analisi sulla loro realizzabilità in JOLIE, insieme ad un codice di esempio che esemplifica quanto affermato dall'analisi. Come sommario delle conclusioni raggiunte sui pattern, alla fine di ognuna delle due sezioni definite in precedenza, è presente una scheda di valutazione che, con lo stesso metodo utilizzato e definito dalla WPI, permette di avere una rappresentazione generale della realizzabilità dei pattern in JOLIE. Il quarto capitolo riguarda gli esiti tratti dal lavoro di tesi, riportando un confronto tra le realizzazioni dei pattern in JOLIE e le valutazioni del WPI rispetto agli altri linguaggi da loro considerati e valutati. Sulla base di quanto ottenuto nel terzo capitolo vengono definite le conclusioni del lavoro portato avanti sui pattern e viene delineato un’eventuale scenario riguardante il proseguimento dell’opera concernente la validazione ed il completamento della studio. In ultimo vengono tratte alcune conclusioni sia riguardo JOLIE, nel contesto evolutivo del linguaggio e soprattutto del progetto open-source che è alla sua base, sia sul SOC, considerato nell’ambito del BPA e del suo attuale ambito di sviluppo dinamico.

Interfaccia utente in applicazione mobile con analisi dell'usability, dei workflow e del contesto operativo dell'utente

In questo lavoro di tesi verrà presentato un applicativo, sviluppato con l’azienda EBWorld, per dispositivi con sistema operativo Android. L’applicazione ha come destinatari i tecnici e gli operatori sul campo di aziende clienti di EBWorld. Nel dispositivo vengono caricati i dati estratti dal database (porzioni di mappe e informazioni ad esse correlate) che vengono lette e mostrate nello schermo. Le funzionalità fornite sono: utilizzo dello strumento trail, per effettuare misurazioni; creazione di progetti all’interno delle esportazioni; inserimento di sketch, definiti in accordo con l’azienda, all’interno dei progetti; selezione degli sketch e delle informazioni estratte dal database e visualizzazione delle relative informazioni / proprietà; eliminazione di sketch inseriti. È stato effettuato uno studio di progettazione dell’interfaccia per offrire un’ottima usabilità anche in situazioni critiche.

A navigation system for percutaneous needle interventions based on PET/CT images: design, workflow and error analysis of soft tissue and bone punctures

Percutaneous needle intervention based on PET/CT images is effective, but exposes the patient to unnecessary radiation due to the increased number of CT scans required. Computer assisted intervention can reduce the number of scans, but requires handling, matching and visualization of two different datasets. While one dataset is used for target definition according to metabolism, the other is used for instrument guidance according to anatomical structures. No navigation systems capable of handling such data and performing PET/CT image-based procedures while following clinically approved protocols for oncologic percutaneous interventions are available. The need for such systems is emphasized in scenarios where the target can be located in different types of tissue such as bone and soft tissue. These two tissues require different clinical protocols for puncturing and may therefore give rise to different problems during the navigated intervention. Studies comparing the performance of navigated needle interventions targeting lesions located in these two types of tissue are not often found in the literature. Hence, this paper presents an optical navigation system for percutaneous needle interventions based on PET/CT images. The system provides viewers for guiding the physician to the target with real-time visualization of PET/CT datasets, and is able to handle targets located in both bone and soft tissue. The navigation system and the required clinical workflow were designed taking into consideration clinical protocols and requirements, and the system is thus operable by a single person, even during transition to the sterile phase. Both the system and the workflow were evaluated in an initial set of experiments simulating 41 lesions (23 located in bone tissue and 18 in soft tissue) in swine cadavers. We also measured and decomposed the overall system error into distinct error sources, which allowed for the identification of particularities involved in the process as well as highlighting the differences between bone and soft tissue punctures. An overall average error of 4.23 mm and 3.07 mm for bone and soft tissue punctures, respectively, demonstrated the feasibility of using this system for such interventions. The proposed system workflow was shown to be effective in separating the preparation from the sterile phase, as well as in keeping the system manageable by a single operator. Among the distinct sources of error, the user error based on the system accuracy (defined as the distance from the planned target to the actual needle tip) appeared to be the most significant. Bone punctures showed higher user error, whereas soft tissue punctures showed higher tissue deformation error.

A navigation system for open liver surgery: design, workflow and first clinical applications

The surgical treatment of liver tumours relies on precise localization of the lesions and detailed knowledge of the patient-specific vascular and biliary anatomy. Detailed three-dimensional (3D) anatomical information facilitates complete tumour removal while preserving a sufficient amount of functional liver tissue.

Investigation of using waste engine oil blended with reclaimed asphalt materials to improve pavement recyclability

With the increasing importance of conserving natural resources and moving toward sustainable practices, the aging transportation infrastructure can benefit from these ideas by improving their existing recycling practices. When an asphalt pavement needs to be replaced, the existing pavement is removed and ground up. This ground material, known as reclaimed asphalt pavement (RAP), is then added into new asphalt roads. However, since RAP was exposed to years of ultraviolet degradation and environmental weathering, the material has aged and cannot be used as a direct substitute for aggregate and binder in new asphalt pavements. One material that holds potential for restoring the aged asphalt binder to a usable state is waste engine oil. This research aims to study the feasibility of using waste engine oil as a recycling agent to improve the recyclability of pavements containing RAP. Testing was conducted in three phases, asphalt binder testing, advanced asphalt binder testing, and laboratory mixture testing. Asphalt binder testing consisted of dynamic shear rheometer and rotational viscometer testing on both unaged and aged binders containing waste engine oil and reclaimed asphalt binder (RAB). Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) testing was carried out to on the asphalt binders blended with RAB and waste engine oil compare the structural indices indicative of aging. Lastly, sample asphalt samples containing waste engine oil and RAP were subjected to rutting testing and tensile strength ratio testing. These tests lend evidence to support the claim that waste engine oil can be used as a rejuvenating agent to chemically restore asphalt pavements containing RAP. Waste engine oil can reduce the stiffness and improve the low temperature properties of asphalt binders blended with RAB. Waste engine oil can also soften asphalt pavements without having a detrimental effect on the moisture susceptibility.

Discovery of novel CB2 receptor ligands by a pharmacophore-based virtual screening workflow

Cannabinoid receptor 2 (CB(2) receptor) ligands are potential candidates for the therapy of chronic pain, inflammatory disorders, atherosclerosis, and osteoporosis. We describe the development of pharmacophore models for CB(2) receptor ligands, as well as a pharmacophore-based virtual screening workflow, which resulted in 14 hits for experimental follow-up. Seven compounds were identified with K(i) values below 25 microM. The CB(2) receptor-selective pyridine tetrahydrocannabinol analogue 8 (K(i) = 1.78 microM) was identified as a CB(2) partial agonist. Acetamides 12 (K(i) = 1.35 microM) and 18 (K(i) = 2.1 microM) represent new scaffolds for CB(2) receptor-selective antagonists and inverse agonists, respectively. Overall, our pharmacophore-based workflow yielded three novel scaffolds for the chemical development of CB(2) receptor ligands.