Tools for producing formal specifications : a view of current architectures and future directions

During the last decade, one important contribution towards requirements engineering has been the advent of formal specification languages. They offer a well-defined notation that can improve consistency and avoid ambiguity in specifications. However, the process of obtaining formal specifications that are consistent with the requirements is itself a difficult activity. Hence various researchers are developing systems that aid the transition from informal to formal specifications. The kind of problems tackled and the contributions made by these proposed systems are very diverse. This paper brings these studies together to provide a vision for future architectures that aim to aid the transition from informal to formal specifications. The new architecture, which is based on the strengths of existing studies, tackles a number of key issues in requirements engineering such as identifying ambiguities, incompleteness, and reusability. The paper concludes with a discussion of the research problems that need to be addressed in order to realise the proposed architecture

Ontologies on the semantic web

As an informational technology, the World Wide Web has enjoyed spectacular success. In just ten years it has transformed the way information is produced, stored, and shared in arenas as diverse as shopping, family photo albums, and high-level academic research. The “Semantic Web” was touted by its developers as equally revolutionary but has not yet achieved anything like the Web’s exponential uptake. This 17 000 word survey article explores why this might be so, from a perspective that bridges both philosophy and IT

06101 Abstracts Collection -- Spatial Data:mining, processing and communicating

From 05.03.06 to 10.03.06, the Dagstuhl Seminar 06101 ``Spatial Data: mining, processing and communicating\u27\u27 was held in the International Conference and Research Center (IBFI), Schloss Dagstuhl. During the seminar, several participants presented their current research, and ongoing work and open problems were discussed. Abstracts of the presentations given during the seminar as well as abstracts of seminar results and ideas are put together in this paper. The first section describes the seminar topics and goals in general. Links to extended abstracts or full papers are provided, if available

A Principled Exploration of Coordination Models

Coordination is a style of interaction in which information exchange among independent system components is accomplished by means of high-level constructs designed to enhance the degree of decoupling among participants. A de-coupled mode of computation is particularly important in the design of mobile systems which emerge dynamically through the composition of independently developed components meeting under unpredictable circumstances and thrust into achieving purposeful cooperative behaviors. This paper examines a range of coordination models tailored for use in mobile computing and shows that the constructs they provide are reducible to simple schema definitions in Mobile UNITY. Intellectually, this exercise contributes to achieving a better operational-level understanding of the relation among several important classes of models of mobility. Pragmatically, this work demonstrates the immediate applicability of Mobile UNITY to the formal specification of coordination constructs supporting mobile computing. Moreover, the resulting schemas are shown to be helpful in reducing the complexity of the formal verification effort

Extensible Languages for Flexible and Principled Domain Abstraction

Die meisten Programmiersprachen werden als Universalsprachen entworfen. Unabhängig von der zu entwickelnden Anwendung, stellen sie die gleichen Sprachfeatures und Sprachkonstrukte zur Verfügung. Solch universelle Sprachfeatures ignorieren jedoch die spezifischen Anforderungen, die viele Softwareprojekte mit sich bringen. Als Gegenkraft zu Universalsprachen fördern domänenspezifische Programmiersprachen, modellgetriebene Softwareentwicklung und sprachorientierte Programmierung die Verwendung von Domänenabstraktion, welche den Einsatz von domänenspezifischen Sprachfeatures und Sprachkonstrukten ermöglicht. Insbesondere erlaubt Domänenabstraktion Programmieren auf dem selben Abstraktionsniveau zu programmieren wie zu denken und vermeidet dadurch die Notwendigkeit Domänenkonzepte mit universalsprachlichen Features zu kodieren. Leider ermöglichen aktuelle Ansätze zur Domänenabstraktion nicht die Entfaltung ihres ganzen Potentials. Einerseits mangelt es den Ansätzen für interne domänenspezifische Sprachen an Flexibilität bezüglich der Syntax, statischer Analysen, und Werkzeugunterstützung, was das tatsächlich erreichte Abstraktionsniveau beschränkt. Andererseits mangelt es den Ansätzen für externe domänenspezifische Sprachen an wichtigen Prinzipien, wie beispielsweise modularem Schließen oder Komposition von Domänenabstraktionen, was die Anwendbarkeit dieser Ansätze in der Entwicklung größerer Softwaresysteme einschränkt. Wir verfolgen in der vorliegenden Doktorarbeit einen neuartigen Ansatz, welcher die Vorteile von internen und externen domänenspezifischen Sprachen vereint um flexible und prinzipientreue Domänenabstraktion zu unterstützen. Wir schlagen bibliotheksbasierte erweiterbare Programmiersprachen als Grundlage für Domänenabstraktion vor. In einer erweiterbaren Sprache kann Domänenabstraktion durch die Erweiterung der Sprache mit domänenspezifischer Syntax, statischer Analyse, und Werkzeugunterstützung erreicht werden . Dies ermöglicht Domänenabstraktionen die selbe Flexibilität wie externe domänenspezifische Sprachen. Um die Einhaltung üblicher Prinzipien zu gewährleisten, organisieren wir Spracherweiterungen als Bibliotheken und verwenden einfache Import-Anweisungen zur Aktivierung von Erweiterungen. Dies erlaubt modulares Schließen (durch die Inspektion der Import-Anweisungen), unterstützt die Komposition von Domänenabstraktionen (durch das Importieren mehrerer Erweiterungen), und ermöglicht die uniforme Selbstanwendbarkeit von Spracherweiterungen in der Entwicklung zukünftiger Erweiterungen (durch das Importieren von Erweiterungen in einer Erweiterungsdefinition). Die Organisation von Erweiterungen in Form von Bibliotheken ermöglicht Domänenabstraktionen die selbe Prinzipientreue wie interne domänenspezifische Sprachen. Wir haben die bibliotheksbasierte erweiterbare Programmiersprache SugarJ entworfen und implementiert. SugarJ Bibliotheken können Erweiterungen der Syntax, der statischen Analyse, und der Werkzeugunterstützung von SugarJ deklarieren. Eine syntaktische Erweiterung besteht dabei aus einer erweiterten Syntax und einer Transformation der erweiterten Syntax in die Basissyntax von SugarJ. Eine Erweiterung der Analyse testet Teile des abstrakten Syntaxbaums der aktuellen Datei und produziert eine Liste von Fehlern. Eine Erweiterung der Werkzeugunterstützung deklariert Dienste wie Syntaxfärbung oder Codevervollständigung für bestimmte Sprachkonstrukte. SugarJ Erweiterungen sind vollkommen selbstanwendbar: Eine erweiterte Syntax kann in eine Erweiterungsdefinition transformiert werden, eine erweiterte Analyse kann Erweiterungsdefinitionen testen, und eine erweiterte Werkzeugunterstützung kann Entwicklern beim Definieren von Erweiterungen assistieren. Um eine Quelldatei mit Erweiterungen zu verarbeiten, inspizieren der SugarJ Compiler und die SugarJ IDE die importierten Bibliotheken um die aktiven Erweiterungen zu bestimmen. Der Compiler und die IDE adaptieren den Parser, den Codegenerator, die Analyseroutine und die Werkzeugunterstützung der Quelldatei entsprechend der aktiven Erweiterungen. Wir beschreiben in der vorliegenden Doktorarbeit nicht nur das Design und die Implementierung von SugarJ, sondern berichten darüber hinaus über Erweiterungen unseres ursprünglich Designs. Insbesondere haben wir eine Generalisierung des SugarJ Compilers entworfen und implementiert, die neben Java alternative Basissprachen unterstützt. Wir haben diese Generalisierung verwendet um die bibliotheksbasierten erweiterbaren Programmiersprachen SugarHaskell, SugarProlog, und SugarFomega zu entwickeln. Weiterhin haben wir SugarJ ergänzt um polymorphe Domänenabstraktion und Kommunikationsintegrität zu unterstützen. Polymorphe Domänenabstraktion ermöglicht Programmierern mehrere Transformationen für die selbe domänenspezifische Syntax bereitzustellen. Dies erhöht die Flexibilität von SugarJ und unterstützt bekannte Szenarien aus der modellgetriebenen Entwicklung. Kommunikationsintegrität spezifiziert, dass die Komponenten eines Softwaresystems nur über explizite Kanäle kommunizieren dürfen. Im Kontext von Codegenerierung stellt dies eine interessante Eigenschaft dar, welche die Generierung von impliziten Modulabhängigkeiten untersagt. Wir haben Kommunikationsintegrität als weiteres Prinzip zu SugarJ hinzugefügt. Basierend auf SugarJ und zahlreicher Fallstudien argumentieren wir, dass flexible und prinzipientreue Domänenabstraktion ein skalierbares Programmiermodell für die Entwicklung komplexer Softwaresysteme darstellt

Nine Principles of Semantic Harmonization

Medical data is routinely collected, stored and recorded across different institutions and in a range of different formats. Semantic harmonization is the process of collating this data into a singular consistent logical view, with many approaches to harmonizing both possible and valid. The broad scope of possibilities for undertaking semantic harmonization do lead however to the development of bespoke and ad-hoc systems; this is particularly the case when it comes to cohort data, the format of which is often specific to a cohort's area of focus. Guided by work we have undertaken in developing the 'EMIF Knowledge Object Library', a semantic harmonization framework underpinning the collation of pan-European Alzheimer's cohort data, we have developed a set of nine generic guiding principles for developing semantic harmonization frameworks, the application of which will establish a solid base for constructing similar frameworks

Tangible user interfaces : past, present and future directions

In the last two decades, Tangible User Interfaces (TUIs) have emerged as a new interface type that interlinks the digital and physical worlds. Drawing upon users' knowledge and skills of interaction with the real non-digital world, TUIs show a potential to enhance the way in which people interact with and leverage digital information. However, TUI research is still in its infancy and extensive research is required in or- der to fully understand the implications of tangible user interfaces, to develop technologies that further bridge the digital and the physical, and to guide TUI design with empirical knowledge. This paper examines the existing body of work on Tangible User In- terfaces. We start by sketching the history of tangible user interfaces, examining the intellectual origins of this field. We then present TUIs in a broader context, survey application domains, and review frame- works and taxonomies. We also discuss conceptual foundations of TUIs including perspectives from cognitive sciences, phycology, and philoso- phy. Methods and technologies for designing, building, and evaluating TUIs are also addressed. Finally, we discuss the strengths and limita- tions of TUIs and chart directions for future research

Unifying a Geometric Framework of Evolutionary Algorithms and Elementary Landscapes Theory

Evolutionary algorithms (EAs) are randomised general-purpose strategies, inspired by natural evolution, often used for finding (near) optimal solutions to problems in combinatorial optimisation. Over the last 50 years, many theoretical approaches in evolutionary computation have been developed to analyse the performance of EAs, design EAs or measure problem difficulty via fitness landscape analysis. An open challenge is to formally explain why a general class of EAs perform better, or worse, than others on a class of combinatorial problems across representations. However, the lack of a general unified theory of EAs and fitness landscapes, across problems and representations, makes it harder to characterise pairs of general classes of EAs and combinatorial problems where good performance can be guaranteed provably. This thesis explores a unification between a geometric framework of EAs and elementary landscapes theory, not tied to a specific representation nor problem, with complementary strengths in the analysis of population-based EAs and combinatorial landscapes. This unification organises around three essential aspects: search space structure induced by crossovers, search behaviour of population-based EAs and structure of fitness landscapes. First, this thesis builds a crossover classification to systematically compare crossovers in the geometric framework and elementary landscapes theory, revealing a shared general subclass of crossovers: geometric recombination P-structures, which covers well-known crossovers. The crossover classification is then extended to a general framework for axiomatically analysing the population behaviour induced by crossover classes on associated EAs. This shows the shared general class of all EAs using geometric recombination P-structures, but no mutation, always do the same abstract form of convex evolutionary search. Finally, this thesis characterises a class of globally convex combinatorial landscapes shared by the geometric framework and elementary landscapes theory: abstract convex elementary landscapes. It is formally explained why geometric recombination P-structure EAs expectedly can outperform random search on abstract convex elementary landscapes related to low-order graph Laplacian eigenvalues. Altogether, this thesis paves a way towards a general unified theory of EAs and combinatorial fitness landscapes