Resumos...

Editores técnicos: Silvia Maria Fonseca Silveira Massruhá, Stanley Robson de Medeiros Oliveira, Maria Giulia Croce, Bruna Siquinelli

Análise remota do eletrocardiograma para detecção de eventos isquêmicos

The evolution of technologies for remote services delivery over the Internet unveils a new frontier in the development of the knowledge needed to implement health prevention measures. In this study, a computational tool was conceived for the remote analysis of multiple lead electrocardiograms. As a proof of concept, a method for detecting ST-T segment changes related to ischemic episodes in remote computing is proposed. The architecture combines only open source software that allows incremental object-oriented programming and support multiuser services via the Web, focusing on system evolution within the academic world. The technique used to detect ischemic events favored low computational cost and storage of both data and metadata in a database. It was anchored in a method of interpolation by weighted least squares and histograms, capable of detecting the positions of the QRS complexes, and the respective positions of J points and T waves. These points were used as borderline positions in obtaining representative under curve areas for the subsequent detection of ischemic events in the leads present in the research file. After assessment with engineering students, we conclude that the platform, architecture, and programming techniques provide a satisfactory tool for ischemic event management that can be used to develop new biomedical signal processing techniques that support the risk assessment of myocardial dysfunction.A evolução das tecnologias para entrega de serviços remotos pela Internet revela uma nova fronteira no desenvolvimento do conhecimento necessário para implementar medidas de prevenção da saúde. Neste estudo, uma ferramenta computacional foi concebida para a análise remota de eletrocardiogramas de múltiplas derivações. Como prova de conceito, um método é proposto para detectar alterações no segmento ST-T relacionadas a episódios isquêmicos através da computação remota. A arquitetura combina apenas software de código aberto que permite programação incremental orientada a objetos e oferece suporte a serviços multiusuário via Web, com foco na evolução do sistema no mundo acadêmico. A técnica utilizada para detectar eventos isquêmicos favoreceu o baixo custo computacional e armazenamento de dados e metadados em um Banco de Dados. Foi ancorado em um método de interpolação por mínimos quadrados ponderados e histogramas, capazes de detectar as posições dos complexos QRS e as respectivas posições dos pontos J e ondas T. Esses pontos foram usadas como posições limítrofes na obtenção de áreas representativas sob curvas para a subsequente detecção de eventos isquêmicos nas derivações presentes no arquivo de pesquisa. Após avaliação junto a discentes de engenharia, concluímos que a plataforma, arquitetura e técnicas de programação fornecem uma ferramenta satisfatória para o gerenciamento de eventos isquêmicos, a qual pode ser usada para o desenvolvimento de novas técnicas de processamento de sinais biomédicos que objetivem apoiar a avaliação de risco de disfunção miocárdic

Uma proposta de arquitetura de resiliência computacional para infraestruturas baseadas em SOA de empresas virtuais

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2019Uma Empresa Virtual (EV) é um tipo de rede colaborativa de organizações na qual grupos de empresas se unem dinâmica, lógica e temporariamente para melhor atender a demandas de mercado. Atuando como se fossem uma única empresa, compartilham recursos, custos e riscos de um negócio, representando assim um proeminente modelo de sustentabilidade, especialmente para pequenas e médias empresas. Uma das pré-condições para atuar numa EV é que os sistemas computacionais dos seus membros interoperem para que os processos de negócio associados à EV possam ser executados sem problemas pelos mais diversos sistemas envolvidos. Esta tese explora um cenário onde todos os sistemas das empresas são implementados de uma forma que possam ser expostos como serviços de software numa perspectiva SOA (Service Oriented Architecture), serem invocados pelos processos de negócio da EV em questão e, ao mesmo tempo, possam ser compartilhados com os outros membros. Desta forma, quando uma EV é formada, um grande sistema distribuído baseado em serviços é dinamicamente criado. Dado que em uma EV novas empresas podem entrar e outras sair ao longo de sua existência, tal sistema não é estático, mas sim deve alterar sua composição, tanto em tempo de projeto, quanto em tempo de execução. Como cada empresa pode participar simultaneamente em mais do que uma EV, isso também significa que cada um dos seus serviços poderá estar envolvido ao mesmo tempo em inúmeras orquestrações, porém em diferentes contextos de negócio e requisitos de qualidade de serviço. Este sistema computacional (e seus inúmeros serviços) deve permanecer operacional ao longo de todo ciclo de vida da EV de forma a sustentar a execução dos processos e, assim, do negócio. Em um sistema como esse, largamente distribuído e com serviços implementados em diferentes tecnologias, várias falhas podem ocorrer. Esta tese propõe uma arquitetura computacional para um sistema de resiliência para esse cenário, fazendo com que o sistema como um todo se recupere diante das falhas e mantenha o nível de qualidade de serviço geral do negócio da EV. Após pesquisa na literatura, não foram encontrados trabalhos que cobrissem a área de intersecção entre resiliência, SOA e EV. Baseado no modelo de referência de computação autonômica MAPE-K, a arquitetura proposta é auto resiliente e foi concebida ela mesma como SOA; portanto distribuída, com baixo acoplamento e escalável. Além disso, seu projeto contempla as modernas visões de economia orientada a serviços, compreendendo ecossistemas de provedores de serviços de software. Para garantir a permanência da EV em operação, várias técnicas consolidadas de tolerância a falhas foram empregadas, combinadas e adaptadas ao cenário em questão, atuando tanto reativamente como proativamente, e respeitando os níveis de responsabilidade das camadas de negócio, TI e de infraestrutura computacional. Um robusto protótipo de software foi implementado como prova de conceito, onde se buscou utilizar o maior número possível de padrões abertos de TI. Ele foi avaliado experimentalmente em um cenário controlado de EV. Ao se aplicar indicadores de desempenho de referência, a arquitetura mostrou-se promissora, suportando a execução dos sistemas da EV na quase totalidade dos casos mesmo diante de inúmeras falhas. A implementação teve algumas simplificações e o desenho da arquitetura partiu de uma série de pressupostos. Ao final, conclusões finais do trabalho são apresentadas bem como um conjunto de trabalhos futuros é sugerido.Abstract: Virtual Enterprises (VE) is a type of collaborative networked organization in which groups of companies are dynamically, logically and temporally joined to better meet market demands. Acting as a single company, they share resources, costs and business risks, thus representing a prominent sustainability model, especially for small and medium-sized enterprises. One of the preconditions for operating as an EV is that the members? IT systems should interoperate in way the business processes associated with EV can be executed by the most diverse involved systems without problems. This thesis exploits a scenario where all company systems are implemented in way they can be exposed as software services in the SOA (Service Oriented Architecture) perspective, being invoked by the VE?s business processes and, at the same time, can be shared with the other members. In this way, when an EV is formed, a large distributed service-based system is dynamically created. Given that new companies can enter and other leave a VE during the general VE process, such system is not static, but rather can change its composition, both at design and run time. Yet, since given companies can participate in many EV simultaneously, this also means that their services can be involved in diverse orchestrations although in different business contexts and quality of services requirements. This computational system (and its many services) should remain operating throughout the VE?s life cycle in order to sustain the execution of the processes and thus of the business. In a system like this, widely distributed and with services implemented in different technologies, several failures can occur. This thesis proposes a resilience system computing architecture for this scenario, making the system able to recover from failures while maintaining the level of general service quality of the VE business. After a literature research, no works were found out that covered the intersection area of resilience, SOA and VE. Based on the MAPE-K autonomic computing reference model, the proposed architecture is self-resilient and was conceived as a SOA itself; therefore, it is distributed, loosely coupled and scalable. In addition, its design adopts the modern vision of service-oriented economy, comprising ecosystems of software service providers. In order to guarantee the VE operation, several fault tolerance techniques were used, combined and adapted to that scenario, acting both reactively and pro-actively, and respecting the responsibility levels of the business, IT and computing infrastructure layers. A robust software prototype was implemented as proof of concept, using as many open IT standards as possible. It was evaluated experimentally in a controlled VE scenario. After the application of reference performance indicators, the architecture showed to be promising, supporting the VE?s systems execution in almost all cases in the presence of numerous failures. The implementation has simplifications and the architecture design has adopted several assumptions. Conclusions are presented in the end, including suggestions for future work