Uma abordagem na camada de middleware para troca dinâmica de componentes em sistemas multimídia distribuídos baseados no framework Cosmos

To manage the complexity associated with the management of multimedia distributed systems, a solution must incorporate concepts of middleware in order to hide specific hardware and operating systems aspects. Applications in these systems can be implemented in different types of platforms, and the components of these systems must interact each with the other. Because of the variability of the state of the platforms implementation, a flexible approach should allow dynamic substitution of components in order to ensure the level of QoS of the running application . In this context, this work presents an approach in the layer of middleware that we are proposing for supporting dynamic substitution of components in the context the Cosmos framework , starting with the choice of target component, rising taking the decision, which, among components candidates will be chosen and concluding with the process defined for the exchange. The approach was defined considering the Cosmos QoS model and how it deals with dynamic reconfiguration

Um framework baseado em modelos para desenvolvimento de sistemas multimídia distribuídos autoadaptativos

Distributed multimedia systems have highly variable characteristics, resulting in new requirements while new technologies become available or in the need for adequacy in accordance with the amount of available resources. So, these systems should provide support for dynamic adaptations in order to adjust their structures and behaviors at runtime. This paper presents an approach to adaptation model-based and proposes a reflective and component-based framework for construction and support of self-adaptive distributed multimedia systems, providing many facilities for the development and evolution of such systems, such as dynamic adaptation. The propose is to keep one or more models to represent the system at runtime, so some external entity can perform an analysis of these models by identifying problems and trying to solve them. These models integrate the reflective meta-level, acting as a system self-representation. The framework defines a meta-model for description of self-adaptive distributed multimedia applications, which can represent components and their relationships, policies for QoS specification and adaptation actions. Additionally, this paper proposes an ADL and architecture for model-based adaptation. As a case study, this paper presents some scenarios to demonstrate the application of the framework in practice, with and without the use of ADL, as well as check some characteristics related to dynamic adaptation

N2N framework: uma plataforma para desenvolvimento de sistemas calaborativos distribuídos

O domínio alvo deste trabalho são os sistemas colaborativos distribuídos onde o foco está na troca dê mensagens entre usuários remotamente distribuídos. Nestes sistemas, há a necessidade das mensagens possuírem conteúdo multimídia e poderem ser entregues tanto a um usuário específico quanto a um grupo ou grupos de usuários. O objetivo deste trabalho é desenvolver um framework que facilite: a construção desse tipo de sistymas e diminua o tempo gasto com desenvolvimento através da técnica de reuso. Este trabalho apresenta o N2N Framework - Uma plataforma para desenvolvimento de Sistemas Colaborativos Distribuídos. O Framework foi concebido através da análise do comportamento de aplicações com características de multimídias colaborativas, como ambientes virtuais multi-usuários, chats, enquetes, e torcidas virtuais. O Framework foi implementado usando-se a plataforma Java. O N2N Framework facilita o design e implementação de sistemas colaborativos distribuídos, implementando a entrega das mensagens, e direcionando o desenvolvedor de aplicações para a preocupação com implementação de suas mensagens específicas e o processamento que delas decorre

O trabalho de projeto em ambientes 3D e as aprendizagens de sistemas multimédia : uma prática de ensino com alunos do 12º ano

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada, Ensino de Informática, Universidade de Lisboa, 2013

Sistemas multimédia aplicados ao ensino da tradução – estudo de um caso

O uso recrudescente das novas tecnologias de informação conduziu ao aparecimento de novos ambientes de ensino, em que o computador, a internet, as intranets e o software específico ocuparam, em grande parte, o papel do manual e da sebenta, exigindo ao professor novas competências e estratégias. No Instituto Superior de Contabilidade e Administração do Porto, os Centros Multimédia de Línguas (CML) disponibilizam um conjunto de meios que abrangem áreas como o ensino da Legendagem, da Tradução Assistida por Computador, do ensino e aprendizagem de Línguas para Fins Específicos (também em regime de auto-aprendizagem) e, ainda numa fase piloto, do ensino à distância e apoio online. Para além de uma apresentação da experiência dos CML e de alguns dos resultados obtidos no que respeita ao ensino de Línguas Estrangeiras, da Interpretação e da Tradução, pretende-se reflectir sobre as novas necessidades do processo de ensino/aprendizagem, quer em termos da produção e disponibilização de conteúdos, quer em termos da avaliação. Finalmente, procurar-se-á aferir da adequação destas novas possibilidades ao sempre exigente e dinâmico mercado de trabalho.

MoSAC: um módulo para seleção de configurações arquiteturais baseado em critérios de QoS no contexto de sistema distribuídos autoadaptativos

The process for choosing the best components to build systems has become increasingly complex. It becomes more critical if it was need to consider many combinations of components in the context of an architectural configuration. These circumstances occur, mainly, when we have to deal with systems involving critical requirements, such as the timing constraints in distributed multimedia systems, the network bandwidth in mobile applications or even the reliability in real-time systems. This work proposes a process of dynamic selection of architectural configurations based on non-functional requirements criteria of the system, which can be used during a dynamic adaptation. This proposal uses the MAUT theory (Multi-Attribute Utility Theory) for decision making from a finite set of possibilities, which involve multiple criteria to be analyzed. Additionally, it was proposed a metamodel which can be used to describe the application s requirements in terms of the non-functional requirements criteria and their expected values, to express them in order to make the selection of the desired configuration. As a proof of concept, it was implemented a module that performs the dynamic choice of configurations, the MoSAC. This module was implemented using a component-based development approach (CBD), performing a selection of architectural configurations based on the proposed selection process involving multiple criteria. This work also presents a case study where an application was developed in the context of Digital TV to evaluate the time spent on the module to return a valid configuration to be used in a middleware with autoadaptative features, the middleware AdaptTV

Um modelo de interconexão de componentes para ambientes mulitmídia distribuídos

Multimedia systems must incorporate middleware concepts in order to abstract hardware and operational systems issues. Applications in those systems may be executed in different kinds of platforms, and their components need to communicate with each other. In this context, it is needed the definition of specific communication mechanisms for the transmission of information flow. This work presents a interconnection component model for distributed multimedia environments, and its implementation details. The model offers specific communication mechanisms for transmission of information flow between software components considering the Cosmos framework requirements in order to support component dynamic reconfiguration

Um modelo de interconexão de componentes para ambientes mulitmídia distribuídos

Multimedia systems must incorporate middleware concepts in order to abstract hardware and operational systems issues. Applications in those systems may be executed in different kinds of platforms, and their components need to communicate with each other. In this context, it is needed the definition of specific communication mechanisms for the transmission of information flow. This work presents a interconnection component model for distributed multimedia environments, and its implementation details. The model offers specific communication mechanisms for transmission of information flow between software components considering the Cosmos framework requirements in order to support component dynamic reconfiguration

Sistemas operativos distribuídos

Desde hace algunos años el uso de los computadores ha cambiado enormemente, debido a la transición, desde los sistemas centralizados que constan de un único CPU, sus periféricos de memoria y algunas terminales, hacia sistemas de cómputo compuestos por un gran número de CPUs, conectados mediante una red de alta velocidad, conocidos como Sistemas Distribuidos. Aunque los sistemas operativos necesarios para estos Sistemas Distribuidos están apenas en etapa de surgimiento, ya es bastante lo que conocemos acerca de ellos.

Respostas dinâmicas em sistemas distribuídos e decomposição forçada da superfície livre para um modelo acoplado Oceano-Atmosfera

O objetivo deste trabalho é a introdução e desenvolvimento de uma metodologia analítico-simbólica para a obtenção de respostas dinâmicas e forçadas (soluções homogêneas e não homogêneas) de sistemas distribuídos, em domínios ilimitados e limitados, através do uso da base dinâmica gerada a partir da resposta impulso. Em domínios limitados, a resposta impulso foi formulada pelo método espectral. Foram considerados sistemas com condições de contorno homogêneas e não homogêneas. Para sistemas de natureza estável, a resposta forçada é decomposta na soma de uma resposta particular e de uma resposta livre induzida pelos valores iniciais da resposta particular. As respostas particulares, para entradas oscilatórias no tempo, foram calculadas com o uso da fun»c~ao de Green espacial. A teoria é desenvolvida de maneira geral permitindo que diferentes sis- temas evolutivos de ordem arbitrária possam ser tratados sistematicamente de uma forma compacta e simples. Realizou-se simulações simbólicas para a obtenção de respostas dinâmicas e respostas for»cadas com equações do tipo parabólico e hiperbólico em 1D,2D e 3D. O cálculo das respostas forçadas foi realizado com a determinação das respostas livres transientes em termos dos valores iniciais das respostas permanentes. Foi simulada a decomposição da resposta forçada da superfície livre de um modelo acoplado oceano-atmosfera bidimensional, através da resolução de uma equação de Klein-Gordon 2D com termo não-homogêneo de natureza dinâmica, devido a tensão de cisalhamento na superfície do oceano pela ação do vento.

Injeção distribuída de falhas para validação de dependabilidade de sistemas distribuídos de larga escala

Uma etapa fundamental no desenvolvimento de sistemas tolerantes a falhas é a fase de validação, onde é verificado se o sistema está reagindo de maneira correta à ocorrência de falhas. Uma das técnicas usadas para validar experimentalmente um sistema é injeção de falhas. O recente uso de sistemas largamente distribuídos para execução dos mais diversos tipos de aplicações, faz com que novas técnicas para validação de mecanismos de tolerância a falhas sejam desenvolvidas considerando este novo cenário. Injeção de falhas no sistema de comunicação do nodo é uma técnica tradicional para a validação de aplicações distribuídas, para forçar a ativação dos mecanismos de detecção e recuperação de erros relacionados à troca de mensagens. A condução de experimentos com injetores de comunicação tradicionais é feita pelo uso do injetor em uma máquina do sistema distribuído. Se o cenário desejado é de múltiplas falhas, o injetor deve ser instanciado independentemente nas n máquinas que as falhas serão injetadas. O controle de cada injetor é individual, o que dificulta a realização do experimento. Esta dificuldade aumenta significativamente se o cenário for um sistema distribuído de larga escala. Outro problema a considerar é a ausência de ferramentas apropriadas para a emulação de determinados cenários de falhas. Em aplicações distribuídas de larga escala, um tipo comum de falha é o particionamento de rede. Não há ferramentas que permitam diretamente a validação ou a verificação do processo de defeito de aplicações distribuídas quando ocorre um particionamento de rede Este trabalho apresenta o estudo de uma abordagem para injeção de falhas que permita o teste de atributos de dependabilidade de aplicações distribuídas de pequena e larga escala implementadas em Java. A abordagem considera a não obrigatoriedade da alteração do código da aplicação sob teste; a emulação de um cenário de falhas múltiplas que ocorrem em diferentes nodos, permitindo o controle centralizado do experimento; a validação de aplicações que executem em sistemas distribuídos de larga escala e consideram um modelo de falhas realista deste tipo de ambiente, incluindo particionamentos de rede. A viabilidade da abordagem proposta é mostrada através do desenvolvimento do protótipo chamado FIONA (Fault Injector Oriented to Network Applications), o qual atualmente injeta falhas em aplicações desenvolvidas sob o protocolo UDP.

Automatização de sistemas de inspeção COGNEX

Com um mercado automóvel cada vez mais competitivo e com os construtores automóveis à procura de atingir os zero defeitos nos seus produtos, a Bosch Car Multimédia Portugal S.A, fabricante de sistemas multimédia para o mercado automóvel, tem como objetivo a qualidade perfeita dos seus produtos. Tal perfeição exige processos de fabrico cada vez mais evoluídos e com melhores sistemas de auxílio à montagem. Nesse sentido, a incorporação de sistemas de visão artificial para verificação da montagem correta dos componentes em sistemas multimédia tem vindo a crescer largamente. Os sistemas de inspeção visual da Cognex tornaram-se o standard da Bosch para a verifi-cação da montagem de componentes por serem sistemas bastante completos, fáceis de con-figurar e com um suporte técnico bastante completo. Estes sistemas têm vindo a ser inte-grados em diversas máquinas (postos) de montagem e nunca foi desenvolvida uma ferra-menta normalizada para integração destes sistemas com as máquinas. A ideia principal deste projeto passou por desenvolver um sistema (uma aplicação informá-tica) que permita controlar os indicadores de qualidade destes sistemas de visão, garantir o seguimento dos produtos montados e, ao mesmo tempo, efetuar cópias de segurança de todo o sistema para utilização em caso de avaria ou de troca de equipamento. Tal sistema foi desenvolvido recorrendo à programação de uma Dynamic Link Library (DLL), através da linguagem VisualBasic.NET, que permite às aplicações dos equipamen-tos (máquinas) da Bosch Car Multimédia comunicarem de uma forma universal e transpa-rente com os sistemas de inspeção visual da marca Cognex. Os objetivos a que o autor se propôs no desenvolvimento deste sistema foram na sua maioria alcançados e o projeto encontra-se atualmente implementado e em execução nas linhas de produção da Bosch Car Multimédia.

A interatividade na aprendizagem: uma perspectiva cognitiva utilizando conteúdo multimídia

A migração de materiais educacionais para dispositivos portáteis, tais como computadores do tipo tablet, torna possível oferecer altos níveis de interatividade na apresentação de animações e, dessa forma, pesquisas são necessárias para avaliar o valor pedagógico de incorporar recursos sofisticados de interatividade em lições para dispositivos portáteis. Estudantes de Engenharia (no Experimento 1) e estudantes de nível superior de outras áreas (no Experimento 2) estudaram por 5 minutos uma animação mostrando, em um computador do tipo tablet, os seis passos de um procedimento de manutenção para um dispositivo mecânico chamado Tomada de Força. A animação envolveu um baixo nível de interatividade, no qual os estudantes eram capazes de reproduzir, pausar, avançar e voltar a animação por meio de botões acionados em tela sensível ao toque (touch screen); um alto nível de interatividade, no qual os estudantes podiam também tocar e deslizar um dedo na tela para rotacionar a animação ou ainda tocar a tela com dois dedos abrindo-os ou fechando-os para ampliar ou reduzir a animação; ou nenhuma interatividade (apenas no Experimento 2). De forma geral, em ambos os experimentos, os estudantes que utilizaram alto nível de interatividade reportaram maior interesse, mas não mostraram melhor aprendizagem, comparados aos grupos de baixa ou nenhuma interatividade. Entretanto, no Experimento 2, estudantes que se classificaram como alunos verbais demonstraram maior interesse e obtiveram pontuações mais altas de aprendizagem com alta interatividade, em vez de baixa ou nenhuma interatividade. Esse padrão, contudo, não foi encontrado entre os alunos visuais. Também no Experimento 2, os alunos verbais e os alunos com baixo nível de autorregulação de aprendizagem, que manifestaram alto nível de interesse, obtiveram pontuações mais altas de aprendizagem do que os alunos visuais e os alunos com alto nível de autorregulação de aprendizagem, que manifestaram baixo nível de interesse, respectivamente.

Middleware de comunicação entre objetos distribuídos para gerenciamento de computadores baseado em redes sem fio (WSE-OS)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Flexible management of bandwidth and redundancy in fieldbuses

Os sistemas distribuídos embarcados (Distributed Embedded Systems – DES) têm sido usados ao longo dos últimos anos em muitos domínios de aplicação, da robótica, ao controlo de processos industriais passando pela aviónica e pelas aplicações veiculares, esperando-se que esta tendência continue nos próximos anos. A confiança no funcionamento é uma propriedade importante nestes domínios de aplicação, visto que os serviços têm de ser executados em tempo útil e de forma previsível, caso contrário, podem ocorrer danos económicos ou a vida de seres humanos poderá ser posta em causa. Na fase de projecto destes sistemas é impossível prever todos os cenários de falhas devido ao não determinismo do ambiente envolvente, sendo necessária a inclusão de mecanismos de tolerância a falhas. Adicionalmente, algumas destas aplicações requerem muita largura de banda, que também poderá ser usada para a evolução dos sistemas, adicionandolhes novas funcionalidades. A flexibilidade de um sistema é uma propriedade importante, pois permite a sua adaptação às condições e requisitos envolventes, contribuindo também para a simplicidade de manutenção e reparação. Adicionalmente, nos sistemas embarcados, a flexibilidade também é importante por potenciar uma melhor utilização dos, muitas vezes escassos, recursos existentes. Uma forma evidente de aumentar a largura de banda e a tolerância a falhas dos sistemas embarcados distribuídos é a replicação dos barramentos do sistema. Algumas soluções existentes, quer comerciais quer académicas, propõem a replicação dos barramentos para aumento da largura de banda ou para aumento da tolerância a falhas. No entanto e quase invariavelmente, o propósito é apenas um, sendo raras as soluções que disponibilizam uma maior largura de banda e um aumento da tolerância a falhas. Um destes raros exemplos é o FlexRay, com a limitação de apenas ser permitido o uso de dois barramentos. Esta tese apresentada e discute uma proposta para usar a replicação de barramentos de uma forma flexível com o objectivo duplo de aumentar a largura de banda e a tolerância a falhas. A flexibilidade dos protocolos propostos também permite a gestão dinâmica da topologia da rede, sendo o número de barramentos apenas limitado pelo hardware/software. As propostas desta tese foram validadas recorrendo ao barramento de campo CAN – Controller Area Network, escolhido devido à sua grande implantação no mercado. Mais especificamente, as soluções propostas foram implementadas e validadas usando um paradigma que combina flexibilidade com comunicações event-triggered e time-triggered: o FTT – Flexible Time- Triggered. No entanto, uma generalização para CAN nativo é também apresentada e discutida. A inclusão de mecanismos de replicação do barramento impõe a alteração dos antigos protocolos de replicação e substituição do nó mestre, bem como a definição de novos protocolos para esta finalidade. Este trabalho tira partido da arquitectura centralizada e da replicação do nó mestre para suportar de forma eficiente e flexível a replicação de barramentos. Em caso de ocorrência de uma falta num barramento (ou barramentos) que poderia provocar uma falha no sistema, os protocolos e componentes propostos nesta tese fazem com que o sistema reaja, mudando para um modo de funcionamento degradado. As mensagens que estavam a ser transmitidas nos barramentos onde ocorreu a falta são reencaminhadas para os outros barramentos. A replicação do nó mestre baseia-se numa estratégia líder-seguidores (leaderfollowers), onde o líder (leader) controla todo o sistema enquanto os seguidores (followers) servem como nós de reserva. Se um erro ocorrer no nó líder, um dos nós seguidores passará a controlar o sistema de uma forma transparente e mantendo as mesmas funcionalidades. As propostas desta tese foram também generalizadas para CAN nativo, tendo sido para tal propostos dois componentes adicionais. É, desta forma possível ter as mesmas capacidades de tolerância a falhas ao nível dos barramentos juntamente com a gestão dinâmica da topologia de rede. Todas as propostas desta tese foram implementadas e avaliadas. Uma implementação inicial, apenas com um barramento foi avaliada recorrendo a uma aplicação real, uma equipa de futebol robótico onde o protocolo FTT-CAN foi usado no controlo de movimento e da odometria. A avaliação do sistema com múltiplos barramentos foi feita numa plataforma de teste em laboratório. Para tal foi desenvolvido um sistema de injecção de faltas que permite impor faltas nos barramentos e nos nós mestre, e um sistema de medida de atrasos destinado a medir o tempo de resposta após a ocorrência de uma falta.