Statistical tools for analyzing water quality data

Water quality data are often collected at different sites over time to improve water quality management. Water quality data usually exhibit the following characteristics: non-normal distribution, presence of outliers, missing values, values below detection limits (censored), and serial dependence. It is essential to apply appropriate statistical methodology when analyzing water quality data to draw valid conclusions and hence provide useful advice in water management. In this chapter, we will provide and demonstrate various statistical tools for analyzing such water quality data, and will also introduce how to use a statistical software R to analyze water quality data by various statistical methods. A dataset collected from the Susquehanna River Basin will be used to demonstrate various statistical methods provided in this chapter. The dataset can be downloaded from website http://www.srbc.net/programs/CBP/nutrientprogram.htm.

USHA: unified software and hardware architecture for video decoding

Video decoders used in emerging applications need to be flexible to handle a large variety of video formats and deliver scalable performance to handle wide variations in workloads. In this paper we propose a unified software and hardware architecture for video decoding to achieve scalable performance with flexibility. The light weight processor tiles and the reconfigurable hardware tiles in our architecture enable software and hardware implementations to co-exist, while a programmable interconnect enables dynamic interconnection of the tiles. Our process network oriented compilation flow achieves realization agnostic application partitioning and enables seamless migration across uniprocessor, multi-processor, semi hardware and full hardware implementations of a video decoder. An application quality of service aware scheduler monitors and controls the operation of the entire system. We prove the concept through a prototype of the architecture on an off-the-shelf FPGA. The FPGA prototype shows a scaling in performance from QCIF to 1080p resolutions in four discrete steps. We also demonstrate that the reconfiguration time is short enough to allow migration from one configuration to the other without any frame loss.

Herramienta software para el análisis de rendimiento de redes 4G

[ES]El objetivo de este proyecto ha sido desarrollar una herramienta software que permita medir el rendimiento de redes con tecnología móvil 4G, también conocida como LTE. Para ello se ha creado un sistema software que está compuesto por una aplicación móvil y un servidor de aplicaciones. El sistema en conjunto realiza la función de recoger indicadores de calidad de la red móvil de diversa índole, que posteriormente son procesados utilizando herramientas software matemáticas, para así obtener gráficas y mapas que permiten analizar la situación y el rendimiento de una red 4G concreta. El desarrollo del software ha llegado a nivel de prototipo y se han realizado pruebas reales con él obteniendo resultados positivos de funcionamiento.

SAQUA - sistema baseado em software livre para análise do comportamento da qualidade das águas fluviais: aplicado à bacia do rio Paraíba do Sul.

Nesta dissertação foi desenvolvido o sistema SAQUA (Sistema para Análise da Qualidade das Águas Fluviais), que permite o acompanhamento dos dados de séries históricas de parâmetros físico-químicos para análise da qualidade de águas fluviais. A alimentação do sistema SAQUA se dá a partir do arquivo tipo texto gerado no Hidroweb, sistema de banco de dados hidrológicos da ANA (Agência Nacional de Águas), disponibilizado na internet. O SAQUA constitui uma interface que permite a análise espaço-temporal de parâmetros de qualidade da água específicos definidos pelo usuário. A interface foi construída utilizando o servidor de mapas Mapserver, as linguagens HTML e PHP, além de consultas SQL e o uso do servidor Web Apache. A utilização de uma linguagem dinâmica como o PHP permitiu usar recursos internos do Mapserver por meio de funções que interagem de forma mais flexível com códigos presentes e futuros, além de interagir com o código HTML. O Sistema apresenta como resultado a representação gráfica da série histórica por parâmetro e, em mapa, a localização das estações em análise também definidas pelo usuário, geralmente associadas a uma determinada região hidrográfica. Tanto na representação gráfica da série temporal quanto em mapa, são destacados a partir de código de cores a estação de monitoramento e a observação em que os limites estabelecidos na resolução CONAMA 357/05 não foi atendido. A classe de uso da resolução CONAMA que será usada na análise também pode ser definida pelo usuário. Como caso de estudo e demonstração das funções do SAQUA foi escolhida a bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul, localizada na região hidrográfica Atlântico Sudeste do Brasil. A aplicação do sistema demonstrou ótimos resultados e o potencial da ferramenta computacional como apoio ao planejamento e à gestão dos recursos hídricos. Ressalta-se ainda, que todo o sistema foi desenvolvido a partir de softwares disponibilizados segundo a licença GPL de software livre, ou seja, sem custo na aquisição de licenças, demonstrando o potencial da aplicação destas ferramentas no campo dos recursos hídricos.

Avaliação da qualidade das medições fotogramétricas da versão integrada do software livre E-FOTO.

Na década de 90 com o aumento da capacidade de processamento e memória dos computadores, surgiu a fotogrametria digital, que tem como objetivo principal o mapeamento automático das feições naturais e artificiais do terreno, utilizando a imagem fotogramétrica digital como fonte primária de dados. As soluções fotogramétricas se tornaram mais compactas e versáteis. A estação fotogramétrica digital educacional E-FOTO é um projeto multidisciplinar, em desenvolvimento no laboratório de Fotogrametria Digital da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, que se baseia em dois pilares: autoaprendizado e gratuidade. Este trabalho tem o objetivo geral de avaliar a qualidade das medições fotogramétricas utilizando a versão integrada 1.0β do E-FOTO. Para isso foram utilizados dois blocos de fotografias de regiões distintas do planeta: um bloco de fotografias (2005) do município de Seropédica-RJ e um bloco de fotografias antigas (1953) da região de Santiago de Compostela, na Espanha. Os resultados obtidos com o E-FOTO foram comparados com os resultados do software comercial de fotogrametria digital Leica Photogrammetry Suite (LPS 2010) e com as coordenadas no espaço-objeto de pontos medidos com posicionamento global por satélite (verdade de campo). Sendo possível avaliar as metodologias dos softwares na obtenção dos parâmetros das orientações interior e exterior e na determinação da exatidão das coordenadas no espaço-objeto dos pontos de verificação obtidas no módulo estereoplotter versão 1.64 do E-FOTO. Os resultados obtidos com a versão integrada 1.0β do E-FOTO na determinação dos parâmetros das orientações interior e exterior e no cálculo das coordenadas dos pontos de verificação, sem a inclusão dos parâmetros adicionais e a autocalibração são compatíveis com o processamento realizado com o software LPS. As diferenças dos parâmetros X0 e Y0 obtidos na orientação exterior com o E-FOTO, quando comparados com os obtidos com o LPS, incluindo os parâmetros adicionais e a autocalibração da câmara fotogramétrica, não são significativas. Em função da qualidade dos resultados obtidos e de acordo com o Padrão de Exatidão Cartográfica, seria possível obter um documento cartográfico Classe A em relação à planimetria e Classe B em relação à altimetria na escala 1/10.000, com o projeto Rural e Classe A em relação à planimetria e Classe C em relação à altimetria na escala 1/25.000, com o Projeto Santiago de Compostela. As coordenadas tridimensionais (E, N e H) dos pontos de verificação obtidas fotogrametricamente no módulo estereoplotter versão 1.64 do E-FOTO, podem ser consideradas equivalentes as medidas com tecnologia de posicionamento por satélites.

Diretrizes para o planejamento de experimentos em jogos educacionais voltados para o ensino de Engenharia de Software

Jogos educacionais constituem em uma importante ferramenta de ensino na área de Engenharia de Software, onde, muitas vezes, os alunos não passam por nenhum mecanismo de treinamento prático. Um jogo educacional de qualidade tem que ter objetivos educacionais bem definidos, motivar os alunos e efetivar a aprendizagem dos conteúdos. A aplicação de jogos no Ensino de Engenharia de Software deve ser realizada de forma sistemática e controlada com base em avaliação. A técnica Estatística de Experimentação permite a medição e a análise das variáveis envolvidas no processo de aplicação de jogos para que estes possam ser aplicados com qualidade. Para definir melhor os experimentos no uso de jogos para o ensino de Engenharia de Software, este trabalho propõe diretrizes para o planejamento de experimentos em jogos educacionais, de forma que permita verificar a influência e a significância da utilização desses jogos no ensino e aprendizado dos conceitos de Engenharia de Software. Um experimento com o SimulES-W foi realizado seguindo essas diretrizes, onde foi possível ser demonstrada sua aplicabilidade e simplicidade em sua definição. A experiência de uso do SimulES-W mostra que aprender com jogos de computador é divertido, interativo e que, apesar dos resultados obtidos não serem significativos estatisticamente, de certa forma contribui para o ensino da Engenharia de Software, não sendo necessariamente um conhecimento prévio do conteúdo.

Fingerprinting quality control of Qianghuo by high-performance liquid chromatography-photodiode array detection

A novel, simple and accurate fingerprint method was developed using high-performance liquid chromatography-photodiode array detection (HPLC-DAD) for the quality control of Qianghuo, a Tibetan folk and Chinese herbal medicine used as a diaphoretic, an antifebrile and an anodyne. For the first time, the feasibility and advantages of employing chromatographic fingerprint were investigated and demonstrated for the evaluation of Qianghuo by systematically comparing chromatograms of aqueous extracts with the professional analytical software recommended by State Food and Drug Administration (SFDA). Our results revealed that the chromatographic fingerprint combing similarity evaluation could efficiently identify and distinguish raw herbs of Qianghno from different sources and different species. The effects on Notopterygium forbesii Boiss (Apiaceae) chromatographic fingerprints resulted from collecting locations, harvesting time were also examined. (c) 2006 Elsevier lrelanc Ltd. All rights reserved.

Validation of ICDPIC software injury severity scores using a large regional trauma registry.

BACKGROUND: Administrative or quality improvement registries may or may not contain the elements needed for investigations by trauma researchers. International Classification of Diseases Program for Injury Categorisation (ICDPIC), a statistical program available through Stata, is a powerful tool that can extract injury severity scores from ICD-9-CM codes. We conducted a validation study for use of the ICDPIC in trauma research. METHODS: We conducted a retrospective cohort validation study of 40,418 patients with injury using a large regional trauma registry. ICDPIC-generated AIS scores for each body region were compared with trauma registry AIS scores (gold standard) in adult and paediatric populations. A separate analysis was conducted among patients with traumatic brain injury (TBI) comparing the ICDPIC tool with ICD-9-CM embedded severity codes. Performance in characterising overall injury severity, by the ISS, was also assessed. RESULTS: The ICDPIC tool generated substantial correlations in thoracic and abdominal trauma (weighted κ 0.87-0.92), and in head and neck trauma (weighted κ 0.76-0.83). The ICDPIC tool captured TBI severity better than ICD-9-CM code embedded severity and offered the advantage of generating a severity value for every patient (rather than having missing data). Its ability to produce an accurate severity score was consistent within each body region as well as overall. CONCLUSIONS: The ICDPIC tool performs well in classifying injury severity and is superior to ICD-9-CM embedded severity for TBI. Use of ICDPIC demonstrates substantial efficiency and may be a preferred tool in determining injury severity for large trauma datasets, provided researchers understand its limitations and take caution when examining smaller trauma datasets.

Using an interactive software environment for the parallelization of real-world scientific applications

The parallelization of real-world compute intensive Fortran application codes is generally not a trivial task. If the time to complete the parallelization is to be significantly reduced then an environment is needed that will assist the programmer in the various tasks of code parallelization. In this paper the authors present a code parallelization environment where a number of tools that address the main tasks such as code parallelization, debugging and optimization are available. The ParaWise and CAPO parallelization tools are discussed which enable the near automatic parallelization of real-world scientific application codes for shared and distributed memory-based parallel systems. As user involvement in the parallelization process can introduce errors, a relative debugging tool (P2d2) is also available and can be used to perform nearly automatic relative debugging of a program that has been parallelized using the tools. A high quality interprocedural dependence analysis as well as user-tool interaction are also highlighted and are vital to the generation of efficient parallel code and in the optimization of the backtracking and speculation process used in relative debugging. Results of benchmark and real-world application codes parallelized are presented and show the benefits of using the environment

Lean software management case study: Timberline Inc.

This paper is believed to be the first documented account of a full adoption of lean by a software company. Lean techniques were devised by Toyota and other manufacturers over the last 50 years. The techniques are termed lean because they require less resource to produce more product and exceptional quality. Lean ideas have also been successful in service industries and product development. Applying lean to software has been advocated for over 10 years. Timberline, Inc started their lean initiative in Spring 2001 and this paper records their journey, results and lessons learned up to Fall 2003. This case study demonstrates that lean thinking can work successfully for software developers. It also indicates that the extensive lean literature is a valuable source of new ideas for software engineering.

Sources of Software Requirements Change from the Perspectives of Development and Maintenance

Changes to software requirements occur during initial development and subsequent to delivery, posing a risk to cost and quality while at the same time providing an opportunity to add value. Provision of a generic change source taxonomy will support requirements change risk visibility, and also facilitate richer recording of both pre- and post-delivery change data. In this paper we present a collaborative study to investigate and classify sources of requirements change, drawing comparison between those pertaining to software development and maintenance. We begin by combining evolution, maintenance and software lifecycle research to derive a definition of software maintenance, which provides the foundation for empirical context and comparison. Previously published change ‘causes’ pertaining to development are elicited from the literature, consolidated using expert knowledge and classified using card sorting. A second study incorporating causes of requirements change during software maintenance results in a taxonomy which accounts for the entire evolutionary progress of applications software. We conclude that the distinction between the terms maintenance and development is imprecise, and that changes to requirements in both scenarios arise due to a combination of factors contributing to requirements uncertainty and events that trigger change. The change trigger taxonomy constructs were initially validated using a small set of requirements change data, and deemed sufficient and practical as a means to collect common requirements change statistics across multiple projects.

Are We Ready for SDN? Implementation Challenges for Software-Defined Networks

Cloud services are exploding, and organizations are converging their data centers in order to take advantage of the predictability, continuity, and quality of service delivered by virtualization technologies. In parallel, energy-efficient and high-security networking is of increasing importance. Network operators, and service and product providers require a new network solution to efficiently tackle the increasing demands of this changing network landscape. Software-defined networking has emerged as an efficient network technology capable of supporting the dynamic nature of future network functions and intelligent applications while lowering operating costs through simplified hardware, software, and management. In this article, the question of how to achieve a successful carrier grade network with software-defined networking is raised. Specific focus is placed on the challenges of network performance, scalability, security, and interoperability with the proposal of potential solution directions.

Metodologia híbrida de desenvolvimento centrado no utilizador: aplicada ao software educativo

No panorama atual do desenvolvimento de software educativo é importante que os processos de desenvolvimento sejam adequados e compatíveis com o contexto em que serão utilizados este tipo de recursos. Desta forma, é importante melhorar continuamente os processos de desenvolvimento bem como se proceder à avaliação de forma a garantir a sua qualidade e viabilidade económica. Este estudo propõe uma Metodologia Híbrida de Desenvolvimento Centrado no Utilizador (MHDCU) aplicada ao software educativo. Trata-se de um processo de desenvolvimento simples, iterativo e incremental que tem como “alicerces” princípios do Design Centrado no Utilizador, especificados na International Organization for Standardization - ISO 13407. Na sua base encontra-se a estrutura disciplinada de processos de desenvolvimento, bem como práticas e valores dos métodos ágeis de desenvolvimento de software. O processo é constituído por 4 fases principais: planeamento (guião didático), design (storyboard), implementação e manutenção/operação. A prototipagem e a avaliação são realizadas de modo transversal a todo o processo. A metodologia foi implementada numa Pequena e Média Empresa de desenvolvimento de recursos educacionais, com o objetivo de desenvolver recursos educacionais com qualidade reconhecida e simultaneamente viáveis do ponto de vista económico. O primeiro recurso que teve por base a utilização desta metodologia foi o Courseware Sere – “O Ser Humano e os Recursos Naturais”. O trabalho seguiu uma metodologia de investigação & desenvolvimento, de natureza mista, em que se pretendeu descrever e analisar/avaliar uma metodologia de desenvolvimento de software educativo, i.e., o processo, bem como o produto final. O estudo é fundamentalmente descritivo e exploratório. A metodologia de desenvolvimento do software (primeira questão de investigação) foi proposta, essencialmente, com base na revisão integrativa da literatura da especialidade e com base nos resultados que emergiram das Fases 2 e 3. Do ponto de vista exploratório, foi avaliado, por um lado, o potencial técnico e didático da 1ª versão do software inserido no Courseware Sere (segunda questão de investigação), e, por outro lado, analisar os pontos fortes e as fragilidades da metodologia utilizada para o seu desenvolvimento (terceira questão de investigação). Como técnicas de recolha de dados recorreu-se a dois inquéritos por questionário e à observação direta participante (mediada pela plataforma moodle). Quanto às técnicas de análise de dados optou-se pela análise estatística descritiva e pela análise de conteúdo. Os resultados indicam que o recurso desenvolvido possui qualidade técnica e didática. Relativamente a análise da Metodologia Híbrida de desenvolvimento Centrado no Utilizador foram propostas algumas melhorias relacionadas com o envolvimento do utilizador e introdução de novos métodos. Apesar de identificadas algumas limitações, este projeto permitiu que a empresa melhorasse significativamente os processos de desenvolvimento de recursos (mesmo os que não são informatizados), bem como permitiu o aumento do seu portefólio com o desenvolvimento do Courseware Sere.