Modelli e tecnologie ad attori: analisi delle performance

Studio dei limiti della programmazione ad oggetti concorrente e introduzione dei modelli di concorrenza alternativi forniti in letteratura, prendendo gli attori come caso studio. Analisi delle performance della libreria ad attori Akka e confronto con i meccanismi forniti da Java 7.

Aggregate Programming in Scala: a Core Library and Actor-Based Platform for Distributed Computational Fields

La programmazione aggregata è un paradigma che supporta la programmazione di sistemi di dispositivi, adattativi ed eventualmente a larga scala, nel loro insieme -- come aggregati. L'approccio prevalente in questo contesto è basato sul field calculus, un calcolo formale che consente di definire programmi aggregati attraverso la composizione funzionale di campi computazionali, creando i presupposti per la specifica di pattern di auto-organizzazione robusti. La programmazione aggregata è attualmente supportata, in modo più o meno parziale e principalmente per la simulazione, da DSL dedicati (cf., Protelis), ma non esistono framework per linguaggi mainstream finalizzati allo sviluppo di applicazioni. Eppure, un simile supporto sarebbe auspicabile per ridurre tempi e sforzi d'adozione e per semplificare l'accesso al paradigma nella costruzione di sistemi reali, nonché per favorire la ricerca stessa nel campo. Il presente lavoro consiste nello sviluppo, a partire da un prototipo della semantica operazionale del field calculus, di un framework per la programmazione aggregata in Scala. La scelta di Scala come linguaggio host nasce da motivi tecnici e pratici. Scala è un linguaggio moderno, interoperabile con Java, che ben integra i paradigmi ad oggetti e funzionale, ha un sistema di tipi espressivo, e fornisce funzionalità avanzate per lo sviluppo di librerie e DSL. Inoltre, la possibilità di appoggiarsi, su Scala, ad un framework ad attori solido come Akka, costituisce un altro fattore trainante, data la necessità di colmare l'abstraction gap inerente allo sviluppo di un middleware distribuito. Nell'elaborato di tesi si presenta un framework che raggiunge il triplice obiettivo: la costruzione di una libreria Scala che realizza la semantica del field calculus in modo corretto e completo, la realizzazione di una piattaforma distribuita Akka-based su cui sviluppare applicazioni, e l'esposizione di un'API generale e flessibile in grado di supportare diversi scenari.

Applicazione del modello di concorrenza ad Attori nello sviluppo di applicazioni Web: un caso di studio

Panoramica del contesto storico focalizzato sullo sviluppo del Web e del contesto sociale. Panorama del modello a Threads con analisi delle tecniche di concorrenza applicabili. Panoramica del modello ad Attori focalizzandosi sull'implementazione di Akka e di alcuni patterns di comunicazione. Analisi dell'architettura event-driven e di Node.js. Esposizione di un caso di studio per la programmazione Web comparando modello a Thread e modello ad Attori.

Il modello ad attori per la programmazione concorrente: il linguaggio AXUM su .NET come caso di studio.

La tesi si propone, dopo una panoramica generale sullo stato dell'arte in termini di software e concorrenza, l'obiettivo di studiare il modello ad attori ed analizzarne alcune significative implementazioni. Scelta quindi una specifica implementazione come caso di studio, in particolare il linguaggio AXUM in ambiente .NET, si entrerà nel dettaglio di tale linguaggio, analizzandone tutti gli aspetti e valutandone le potenzialità. Infine, sarà affrontata una breve ma significativa analisi critica sul linguaggio scelto.

Il Modello ad Attori per lo Sviluppo di Applicazioni Web orientate al Cloud: il Framework Play come Caso di Studio

Negli ultimi anni le Web application stanno assumendo un ruolo sempre più importante nella vita di ognuno di noi. Se fino a qualche anno fa eravamo abituati ad utilizzare quasi solamente delle applicazioni “native”, che venivano eseguite completamente all’interno del nostro Personal Computer, oggi invece molti utenti utilizzano i loro vari dispositivi quasi esclusivamente per accedere a delle Web application. Grazie alle applicazioni Web si sono potuti creare i cosiddetti social network come Facebook, che sta avendo un enorme successo in tutto il mondo ed ha rivoluzionato il modo di comunicare di molte persone. Inoltre molte applicazioni più tradizionali come le suite per ufficio, sono state trasformate in applicazioni Web come Google Docs, che aggiungono per esempio la possibilità di far lavorare più persone contemporanemente sullo stesso documento. Le Web applications stanno assumendo quindi un ruolo sempre più importante, e di conseguenza sta diventando fondamentale poter creare delle applicazioni Web in grado di poter competere con le applicazioni native, che siano quindi in grado di svolgere tutti i compiti che sono stati sempre tradizionalmente svolti dai computer. In questa Tesi ci proporremo quindi di analizzare le varie possibilità con le quali poter migliorare le applicazioni Web, sia dal punto di vista delle funzioni che esse possono svolgere, sia dal punto di vista della scalabilità. Dato che le applicazioni Web moderne hanno sempre di più la necessità di poter svolgere calcoli in modo concorrente e distribuito, analizzeremo un modello computazionale che si presta particolarmente per progettare questo tipo di software: il modello ad Attori. Vedremo poi, come caso di studio di framework per la realizzazione di applicazioni Web avanzate, il Play framework: esso si basa sulla piattaforma Akka di programmazione ad Attori, e permette di realizzare in modo semplice applicazioni Web estremamente potenti e scalabili. Dato che le Web application moderne devono avere già dalla nascita certi requisiti di scalabilità e fault tolerance, affronteremo il problema di come realizzare applicazioni Web predisposte per essere eseguite su piattaforme di Cloud Computing. In particolare vedremo come pubblicare una applicazione Web basata sul Play framework sulla piattaforma Heroku, un servizio di Cloud Computing PaaS.

Reuse Mechanisms and Concurrency: From Actors to Agent-Oriented Programming

La presente tesi è dedicata al riuso nel software. Eccettuata un'introduzione organica al tema, l'analisi è a livello dei meccanismi offerti dai linguaggi di programmazione e delle tecniche di sviluppo, con speciale attenzione rivolta al tema della concorrenza. Il primo capitolo fornisce un quadro generale nel quale il riuso del software è descritto, assieme alle ragioni che ne determinano l'importanza e ai punti cruciali relativi alla sua attuazione. Si individuano diversi livelli di riuso sulla base dell'astrazione e degli artefatti in gioco, e si sottolinea come i linguaggi contribuiscano alla riusabilità e alla realizzazione del riuso. In seguito, viene esplorato, con esempi di codice, il supporto al riuso da parte del paradigma ad oggetti, in termini di incapsulamento, ereditarietà, polimorfismo, composizione. La trattazione prosegue analizzando differenti feature – tipizzazione, interfacce, mixin, generics – offerte da vari linguaggi di programmazione, mostrando come esse intervengano sulla riusabilità dei componenti software. A chiudere il capitolo, qualche parola contestualizzata sull'inversione di controllo, la programmazione orientata agli aspetti, e il meccanismo della delega. Il secondo capitolo abbraccia il tema della concorrenza. Dopo aver introdotto l'argomento, vengono approfonditi alcuni significativi modelli di concorrenza: programmazione multi-threaded, task nel linguaggio Ada, SCOOP, modello ad Attori. Essi vengono descritti negli elementi fondamentali e ne vengono evidenziati gli aspetti cruciali in termini di contributo al riuso, con esempi di codice. Relativamente al modello ad Attori, viene presentata la sua implementazione in Scala/Akka come caso studio. Infine, viene esaminato il problema dell'inheritance anomaly, sulla base di esempi e delle tre classi principali di anomalia, e si analizza la suscettibilità del supporto di concorrenza di Scala/Akka a riscontrare tali problemi. Inoltre, in questo capitolo si nota come alcuni aspetti relativi al binomio riuso/concorrenza, tra cui il significato profondo dello stesso, non siano ancora stati adeguatamente affrontati dalla comunità informatica. Il terzo e ultimo capitolo esordisce con una panoramica dell'agent-oriented programming, prendendo il linguaggio simpAL come riferimento. In seguito, si prova ad estendere al caso degli agenti la nozione di riuso approfondita nei capitoli precedenti.

Actor Kit: Design and Development of an Actor Framework for Swift

Nell'ambito dello sviluppo software, la concorrenza è sempre stata vista come la strada del futuro. Tuttavia, questa è stata spesso ignorata a causa del continuo sviluppo dell'hardware che ha permesso agli sviluppatori di continuare a scrivere software sequenziale senza doversi preoccupare delle performance. In un'era in cui le nuove architetture hardware presentano processori multi-core, tutto questo non è più possibile. L'obiettivo di questa tesi è stato quello di considerare il Modello ad Attori come valida alternativa allo sviluppo di applicazioni in ambito mobile e quindi di progettare, sviluppare e distribuire un nuovo framework sulla base di tale modello. Il lavoro parte quindi da una panoramica di Swift, il nuovo linguaggio di programmazione presentato da Apple al WWDC 2014, in cui vengono analizzati nel dettaglio i meccanismi che abilitano alla concorrenza. Successivamente viene descritto il modello ad attori in termini di: attori, proprietà, comunicazione e sincronizzazione. Segue poi un'analisi delle principali implementazioni di questo modello, tra cui: Scala, Erlang ed Akka; quest'ultimo rappresenta la base su cui è stato ispirato il lavoro di progettazione e sviluppo del framework Actor Kit. Il quarto capitolo descrive tutti i concetti, le idee e i principi su cui il framework Actor Kit è stato progettato e sviluppato. Infine, l'ultimo capitolo presenta l'utilizzo del framework in due casi comuni della programmazione mobile: 1) Acquisizione dati da Web API e visualizzazione sull'interfaccia utente. 2) Acquisizione dati dai sensori del dispositivo. In conclusione Actor Kit abilita la progettazione e lo sviluppo di applicazioni secondo un approccio del tutto nuovo nell'ambito mobile. Un possibile sviluppo futuro potrebbe essere l'estensione del framework con attori che mappino i framework standard di Apple; proprio per questo sarà reso pubblico con la speranza che altri sviluppatori possano evolverlo e renderlo ancora più completo e performante.

Analytical benchmark solutions for steel frame structures subject to local buckling effects

Application of "advanced analysis" methods suitable for non-linear analysis and design of steel frame structures permits direct and accurate determination of ultimate system strengths, without resort to simplified elastic methods of analysis and semi-empirical specification equations. However, the application of advanced analysis methods has previously been restricted to steel frames comprising only compact sections that are not influenced by the effects of local buckling. A research project has been conducted with the aim of developing concentrated plasticity methods suitable for practical advanced analysis of steel frame structures comprising non-compact sections. This paper contains a comprehensive set of analytical benchmark solutions for steel frames comprising non-compact sections, which can be used to verify the accuracy of simplified concentrated plasticity methods of advanced analysis. The analytical benchmark solutions were obtained using a distributed plasticity shell finite element model that explicitly accounts for the effects of gradual cross-sectional yielding, longitudinal spread of plasticity, initial geometric imperfections, residual stresses, and local buckling. A brief description and verification of the shell finite element model is provided in this paper.

Creation of a new evaluation benchmark for information retrieval targeting patient information needs

Searching for health advice on the web is becoming increasingly common. Because of the great importance of this activity for patients and clinicians and the effect that incorrect information may have on health outcomes, it is critical to present relevant and valuable information to a searcher. Previous evaluation campaigns on health information retrieval (IR) have provided benchmarks that have been widely used to improve health IR and record these improvements. However, in general these benchmarks have targeted the specialised information needs of physicians and other healthcare workers. In this paper, we describe the development of a new collection for evaluation of effectiveness in IR seeking to satisfy the health information needs of patients. Our methodology features a novel way to create statements of patients’ information needs using realistic short queries associated with patient discharge summaries, which provide details of patient disorders. We adopt a scenario where the patient then creates a query to seek information relating to these disorders. Thus, discharge summaries provide us with a means to create contextually driven search statements, since they may include details on the stage of the disease, family history etc. The collection will be used for the first time as part of the ShARe/-CLEF 2013 eHealth Evaluation Lab, which focuses on natural language processing and IR for clinical care.

Provincial mortality in South Africa, 2000 - priority-setting for now and a benchmark for the future

Background. Cause-of-death statistics are an essential component of health information. Despite improvements, underregistration and misclassification of causes make it difficult to interpret the official death statistics. Objective. To estimate consistent cause-specific death rates for the year 2000 and to identify the leading causes of death and premature mortality in the provinces. Methods. Total number of deaths and population size were estimated using the Actuarial Society of South Africa ASSA2000 AIDS and demographic model. Cause-of-death profiles based on Statistics South Africa's 15% sample, adjusted for misclassification of deaths due to ill-defined causes and AIDS deaths due to indicator conditions, were applied to the total deaths by age and sex. Age-standardised rates and years of life lost were calculated using age weighting and discounting. Results. Life expectancy in KwaZulu-Natal and Mpumalanga is about 10 years lower than that in the Western Cape, the province with the lowest mortality rate. HIV/AIDS is the leading cause of premature mortality for all provinces. Mortality due to pre-transitional causes, such as diarrhoea, is more pronounced in the poorer and more rural provinces. In contrast, non-communicable disease mortality is similar across all provinces, although the cause profiles differ. Injury mortality rates are particularly high in provinces with large metropolitan areas and in Mpumalanga. Conclusion. The quadruple burden experienced in all provinces requires a broad range of interventions, including improved access to health care; ensuring that basic needs such as those related to water and sanitation are met; disease and injury prevention; and promotion of a healthy lifestyle. High death rates as a result of HIV/AIDS highlight the urgent need to accelerate the implementation of the treatment and prevention plan. In addition, there is an urgent need to improve the cause-of-death data system to provide reliable cause-of-death statistics at health district level.

An international benchmark for the Australian OHS Body of Knowledge (BoK)

Benchmarking was used to compare the Australian SIA’s (Safety Institute of Australia) OHS BoK with three different approaches to systemize the knowledge that should be taught by universities. The Australian Health and Safety Professionals Alliance (HaSPA) Core Body of Knowledge for Generalist OHS Professionals was benchmarked against three other international bodies of knowledge, the German Ergonomic Society’s Body of Knowledge Ergonomics – Core Definition, Object Catalogue and Research Domains, the IEEE Computer Society Software Engineering Body of Knowledge and the American ‘Association of Schools of Public Health’ Master’s Degree in Public Health Core Competency Model. It was found that quality, structure and content of the OHS BoK ranked lowest when compared with the other benchmarked documents. The HaSPA body of knowledge was ranked poorly when compared to the German Ergonomic Society’s Body of Knowledge for Ergonomics, IEEE Computer Society Software Engineering Body of Knowledge and the American Association of Schools of Public Health Core Competency Model. Analysis and discussion of the HaSPA BoK is important given its use as an audit tool for tertiary education in Australia. Furthermore the International Network of Safety & Health Practitioner Organisations (INSHPO) is apparently promoting the Australian SIA’s OHS BoK as the basis of an international standard.