Teaching Archetypal Design with an Electronic Textbook

How can parallel programming be made tractable for students in high schools and community colleges, to programmers in four-year colleges, to commercial and government employees, to interested independent users learning on their own, and as CASE tools for professional software designers? The computer science community must address this question if the ability of programmers to harness the power of parallel systems is to maintain pace with technology advances forthcoming in parallel systems. This paper addresses some of the issues of bringing parallel programming to the people, ranging from newly developing programmers with little experience on any computer to seasoned programmers of single-processor machines. We aim not only to enable people to use more powerful computers, but also to enable people to use computers more powerfully, by nurturing the techniques that enable them to develop efficient, correct code with relative ease. This paper briefly presents the concept of an Archetype, a software engineering methodology developed at the Caltech for patterns of problem solving, and for providing media for quick reference and natural software reuse. We then describe eText, an interactive multimedia electronic textbook that facilitates the teaching of, navigating through, and referring to Archetypes. Initial experience with Archetypes and the electronic textbook suggests that this approach to teaching parallel programming can aid computer users in the immediate future

A user centred approach to the modelling of contextualised experience adaptation in relation to video consumption

This research focused on the development of a user centric framework for the interpretation of contextualised TV and video viewing experiences (UX). Methods to address content overload and provide better contextualisation when consuming video have been an area of academic discussion for almost 20 years (Burke, Felfernig, & Goker, 2011). However over the same period technical system design for video has actually moved away from attempts to model the nature of real viewing contexts. With now near ubiquitous access to video from a range of disparate devices the addition of contextualisation within video applications and devices represents an opportunity in terms of improving viewer UX. Three user studies were carried out to inform development of the framework and employed mixed method approaches. The first focused on understanding where video is watched and the contextual factors that defined those places as viewing situations. This study derived eight Archetype viewing situations and associated contextual cues. The second study measured viewing UX in context. Significant differences in subjective ratings for measured UX were found when viewing was compared within subjects across Viewing Archetype situations. A third study characterised viewing UX, identifying behavioural, environmental and technological factors which through observed frequency and duration were identified as indicative enablers and detractors in the creation of viewing UX. Concepts generated within the studies that related to viewing context identification and viewing UX classification through experiential factors were integrated into the framework. The framework provides a way through which to identify, describe and improve viewing UX across contexts. Additionally the framework was referenced to develop an exemplar system model for contextual adaptation in order to show its relevance to the generation of technical system design. Finally information for designers was created in the form of scenarios and suggestions for use in order to bring the framework to life as a resource for development teams

Serverification of Molecular Modeling Applications: the Rosetta Online Server that Includes Everyone (ROSIE)

The Rosetta molecular modeling software package provides experimentally tested and rapidly evolving tools for the 3D structure prediction and high-resolution design of proteins, nucleic acids, and a growing number of non-natural polymers. Despite its free availability to academic users and improving documentation, use of Rosetta has largely remained confined to developers and their immediate collaborators due to the code's difficulty of use, the requirement for large computational resources, and the unavailability of servers for most of the Rosetta applications. Here, we present a unified web framework for Rosetta applications called ROSIE (Rosetta Online Server that Includes Everyone). ROSIE provides (a) a common user interface for Rosetta protocols, (b) a stable application programming interface for developers to add additional protocols, (c) a flexible back-end to allow leveraging of computer cluster resources shared by RosettaCommons member institutions, and (d) centralized administration by the RosettaCommons to ensure continuous maintenance. This paper describes the ROSIE server infrastructure, a step-by-step 'serverification' protocol for use by Rosetta developers, and the deployment of the first nine ROSIE applications by six separate developer teams: Docking, RNA de novo, ERRASER, Antibody, Sequence Tolerance, Supercharge, Beta peptide design, NCBB design, and VIP redesign. As illustrated by the number and diversity of these applications, ROSIE offers a general and speedy paradigm for serverification of Rosetta applications that incurs negligible cost to developers and lowers barriers to Rosetta use for the broader biological community. ROSIE is available at http://rosie.rosettacommons.org

Mapping a Landscape of Developer Assisting Software Bots

Bots in software development have gained traction in research and in practice. However, there is no consensus on what properties and characteristics that define a bot. The term is used to describe a plethora of different tools with different usages, benefits and challenges. In this thesis we focus on bots for software developments (DevBots) with the goal to aid researchers in future studies involving DevBots. We aim to assist with the scoping and planning of such studies regarding what tools and related work to include or exclude from them. We do so by synthesising the different definitions of DevBots, combining views from literature and practitioners.To achieve this goal, quantitative and qualitative research methods are used including literature review and semi-structured interviews. We have created a faceted taxonomy for DevBots which categorises DevBots by their most prominent properties. In addition we investigated what delineated DevBots from plain old development tools. Our analysis shows that achieving one single definition is not possible. Instead we identify and name three personas, i.e., practitioner archetypes with different expectations and motivations. The chat bot persona (Charlie) mostly sees DevBots as information integration tools with a natural language interface, while for the autonomous bot persona (Alex) a DevBot is a tool that autonomously handles repetitive tasks. Lastly, for the smart bot persona (Sam), the defining feature of bots is its degree of ``smartness\u27\u27.We have identified a process in the form of a flowchart, which researchers can use to test whether their tool is considered a DevBot by any of our personas. We have concluded that this definition is not congruent with contemporary definitions as only 10 of 54 investigated tools from a large dataset were considered DevBots by our process. Finally we have shown how the definitions and process can be used in practice by using them in the scoping and planning phase of two recently conducted studies

Seismic Risk Assessment of the Thin and Lightly Reinforced Concrete Wall Building System

La construcción industrializada de edificios de muros delgados de concreto reforzado es una práctica de construcción común en el norte de Sudamérica. En Colombia, estos muros suelen tener espesores entre 80 y 150 mm, bajas cuantías de refuerzo (ρl < 0,4%) en forma de mallas electrosoldadas trefiladas en frío y baja carga axial (P ≤ 0,10f'cAg). Hasta ahora, no ha habido eventos sísmicos importantes en la región que hayan puesto a prueba el desempeño estructural de estos sistemas. Sin embargo, recientes pruebas experimentales sugieren que los muros con espesores reducidos tienen una capacidad de ductilidad limitada y un desempeño inferior al esperado según el reglamento colombiano NSR-10. Este estudio presenta una metodología para evaluar el riesgo sísmico de arquetipos de edificios de muros delgados mediante análisis dinámicos no lineales consistentes con la amenaza de la zona. Se presenta un caso de estudio con características geométricas y configuración de refuerzo compatibles con la tipología de construcción colombiana en zonas de amenaza sísmica alta. La respuesta sísmica de las estructuras se evalúa en términos de capacidad de deformación y demanda local (a nivel de sección de los elementos) y global (comportamiento general de la estructura) en el rango inelástico. Los resultados del análisis se utilizan para desarrollar curvas de fragilidad y cuantificar la vulnerabilidad y el riesgo sísmico de edificios construidos con este sistema. Los resultados indican que las estructuras de muros delgados son vulnerables a altas demandas sísmicas, pero esto no se traduce necesariamente en altas tasas de excedencia de estados límites.MaestríaMagister en Ingeniería Civi

Combining ontologies and rules with clinical archetypes

Al igual que otros campos que dependen en gran medida de las funcionalidades ofrecidas por las tecnologías de la información y las comunicaciones (IT), la biomedicina y la salud necesitan cada vez más la implantación de normas y mecanismos ampliamente aceptados para el intercambio de datos, información y conocimiento. Dicha necesidad de compatibilidad e interoperabilidad va más allá de las cuestiones sintácticas y estructurales, pues la interoperabilidad semántica es también requerida. La interoperabilidad a nivel semántico es esencial para el soporte computarizado de alertas, flujos de trabajo y de la medicina basada en evidencia cuando contamos con la presencia de sistemas heterogéneos de Historia Clínica Electrónica (EHR). El modelo de arquetipos clínicos respaldado por el estándar CEN/ISO EN13606 y la fundación openEHR ofrece un mecanismo para expresar las estructuras de datos clínicos de manera compartida e interoperable. El modelo ha ido ganando aceptación en los últimos años por su capacidad para definir conceptos clínicos basados en un Modelo de Referencia común. Dicha separación a dos capas permite conservar la heterogeneidad de las implementaciones de almacenamiento a bajo nivel, presentes en los diferentes sistemas de EHR. Sin embargo, los lenguajes de arquetipos no soportan la representación de reglas clínicas ni el mapeo a ontologías formales, ambos elementos fundamentales para alcanzar la interoperabilidad semántica completa pues permiten llevar a cabo el razonamiento y la inferencia a partir del conocimiento clínico existente. Paralelamente, es reconocido el hecho de que la World Wide Web presenta requisitos análogos a los descritos anteriormente, lo cual ha fomentado el desarrollo de la Web Semántica. El progreso alcanzado en este terreno, con respecto a la representación del conocimiento y al razonamiento sobre el mismo, es combinado en esta tesis con los modelos de EHR con el objetivo de mejorar el enfoque de los arquetipos clínicos y ofrecer funcionalidades que se corresponden con nivel más alto de interoperabilidad semántica. Concretamente, la investigación que se describe a continuación presenta y evalúa un enfoque para traducir automáticamente las definiciones expresadas en el lenguaje de definición de arquetipos de openEHR (ADL) a una representación formal basada en lenguajes de ontologías. El método se implementa en la plataforma ArchOnt, que también es descrita. A continuación se estudia la integración de dichas representaciones formales con reglas clínicas, ofreciéndose un enfoque para reutilizar el razonamiento con instancias concretas de datos clínicos. Es importante ver como el acto de compartir el conocimiento clínico expresado a través de reglas es coherente con la filosofía de intercambio abierto fomentada por los arquetipos, a la vez que se extiende la reutilización a proposiciones de conocimiento declarativo como las utilizadas en las guías de práctica clínica. De esta manera, la tesis describe una técnica de mapeo de arquetipos a ontologías, para luego asociar reglas clínicas a la representación resultante. La traducción automática también permite la conexión formal de los elementos especificados en los arquetipos con conceptos clínicos equivalentes provenientes de otras fuentes como son las terminologías clínicas. Dichos enlaces fomentan la reutilización del conocimiento clínico ya representado, así como el razonamiento y la navegación a través de distintas ontologías clínicas. Otra contribución significativa de la tesis es la aplicación del enfoque mencionado en dos proyectos de investigación y desarrollo clínico, llevados a cabo en combinación con hospitales universitarios de Madrid. En la explicación se incluyen ejemplos de las aplicaciones más representativas del enfoque como es el caso del desarrollo de sistemas de alertas orientados a mejorar la seguridad del paciente. No obstante, la traducción automática de arquetipos clínicos a lenguajes de ontologías constituye una base común para la implementación de una amplia gama de actividades semánticas, razonamiento y validación, evitándose así la necesidad de aplicar distintos enfoques ad-hoc directamente sobre los arquetipos para poder satisfacer las condiciones de cada contexto