Contributions to the deadlock problem in multithreaded software applications observed as Resource Allocation Systems

Desde el punto de vista de la competencia por recursos compartidos sucesivamente reutilizables, se dice que un sistema concurrente compuesto por procesos secuenciales está en situación de bloqueo si existe en él un conjunto de procesos que están indefinidamente esperando la liberación de ciertos recursos retenidos por miembros del mismo conjunto de procesos. En sistemas razonablemente complejos o distribuidos, establecer una política de asignación de recursos que sea libre de bloqueos puede ser un problema muy difícil de resolver de forma eficiente. En este sentido, los modelos formales, y particularmente las redes de Petri, se han ido afianzando como herramientas fructíferas que permiten abstraer el problema de asignación de recursos en este tipo de sistemas, con el fin de abordarlo analíticamente y proveer métodos eficientes para la correcta construcción o corrección de estos sistemas. En particular, la teoría estructural de redes de Petri se postula como un potente aliado para lidiar con el problema de la explosión de estados inherente a aquéllos. En este fértil contexto han florecido una serie de trabajos que defienden una propuesta metodológica de diseño orientada al estudio estructural y la correspondiente corrección física del problema de asignación de recursos en familias de sistemas muy significativas en determinados contextos de aplicación, como el de los Sistemas de Fabricación Flexible. Las clases de modelos de redes de Petri resultantes asumen ciertas restricciones, con significado físico en el contexto de aplicación para el que están destinadas, que alivian en buena medida la complejidad del problema. En la presente tesis, se intenta acercar ese tipo de aproximación metodológica al diseño de aplicaciones software multihilo libres de bloqueos. A tal efecto, se pone de manifiesto cómo aquellas restricciones procedentes del mundo de los Sistemas de Fabricación Flexible se muestran demasiado severas para aprehender la versatilidad inherente a los sistemas software en lo que respecta a la interacción de los procesos con los recursos compartidos. En particular, se han de resaltar dos necesidades de modelado fundamentales que obstaculizan la mera adopción de antiguas aproximaciones surgidas bajo el prisma de otros dominios: (1) la necesidad de soportar el anidamiento de bucles no desplegables en el interior de los procesos, y (2) la posible compartición de recursos no disponibles en el arranque del sistema pero que son creados o declarados por un proceso en ejecución. A resultas, se identifica una serie de requerimientos básicos para la definición de un tipo de modelos orientado al estudio de sistemas software multihilo y se presenta una clase de redes de Petri, llamada PC2R, que cumple dicha lista de requerimientos, manteniéndose a su vez respetuosa con la filosofía de diseño de anteriores subclases enfocadas a otros contextos de aplicación. Junto con la revisión e integración de anteriores resultados en el nuevo marco conceptual, se aborda el estudio de propiedades inherentes a los sistemas resultantes y su relación profunda con otros tipos de modelos, la confección de resultados y algoritmos eficientes para el análisis estructural de vivacidad en la nueva clase, así como la revisión y propuesta de métodos de resolución de los problemas de bloqueo adaptadas a las particularidades físicas del dominio de aplicación. Asimismo, se estudia la complejidad computacional de ciertas vertientes relacionadas con el problema de asignación de recursos en el nuevo contexto, así como la traslación de los resultados anteriormente mencionados sobre el dominio de la ingeniería de software multihilo, donde la nueva clase de redes permite afrontar problemas inabordables considerando el marco teórico y las herramientas suministradas para subclases anteriormente explotadas

On Deadlockability, Liveness and Reversibility in Subclasses of Weighted Petri Nets

International audienceLiveness, (non-)deadlockability and reversibility are behavioral properties of Petri nets that are fundamental for many real-world systems. Such properties are often required to be mono-tonic, meaning preserved upon any increase of the marking. However, their checking is intractable in general and their monotonicity is not always satisfied. To simplify the analysis of these features, structural approaches have been fruitfully exploited in particular subclasses of Petri nets, deriving the behavior from the underlying graph and the initial marking only, often in polynomial time. In this paper, we further develop these efficient structural methods to analyze deadlockability, live-ness, reversibility and their monotonicity in weighted Petri nets. We focus on the join-free subclass, which forbids synchronizations, and on the homogeneous asymmetric-choice subclass, which allows conflicts and synchronizations in a restricted fashion. For the join-free nets, we provide several structural conditions for checking liveness, (non-)deadlock-ability, reversibility and their monotonicity. Some of these methods operate in polynomial time. Furthermore , in this class, we show that liveness, non-deadlockability and reversibility, taken together or separately, are not always monotonic, even under the assumptions of structural boundedness and structural liveness. These facts delineate more sharply the frontier between monotonicity and non-monotonicity of the behavior in weighted Petri nets, present already in the join-free subclass. In addition, we use part of this new material to correct a flaw in the proof of a previous characterization of monotonic liveness and boundedness for homogeneous asymmetric-choice nets, published in 2004 and left unnoticed

Hybrid modelling of biological systems using fuzzy continuous Petri nets

Copyright © The Author(s) 2019. Integrated modelling of biological systems is challenged by composing components with sufficient kinetic data and components with insufficient kinetic data or components built only using experts’ experience and knowledge. Fuzzy continuous Petri nets (FCPNs) combine continuous Petri nets with fuzzy inference systems, and thus offer an hybrid uncertain/certain approach to integrated modelling of such biological systems with uncertainties. In this paper, we give a formal definition and a corresponding simulation algorithm of FCPNs, and briefly introduce the FCPN tool that we have developed for implementing FCPNs. We then present a methodology and workflow utilizing FCPNs to achieve hybrid (uncertain/certain) modelling of biological systems illustrated with a case study of the Mercaptopurine metabolic pathway. We hope this research will promote the wider application of FCPNs and address the uncertain/certain integrated modelling challenge in the systems biology area.National Key R&D Program of China (2018YFC0830900); National Natural Science Foundation of China (61873094); Science and Technology Program of Guangzhou, China (201804010246); Natural Science Foundation of Guangdong Province of China (2018A030313338)

Biomodelkit - a framework for modular biomodel-engineering

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Dissertation, 2017von Dipl.-Ing. Mary-Ann BlätkeLiteraturverzeichnis: Seite [177]-18

Advances in Robotics, Automation and Control

The book presents an excellent overview of the recent developments in the different areas of Robotics, Automation and Control. Through its 24 chapters, this book presents topics related to control and robot design; it also introduces new mathematical tools and techniques devoted to improve the system modeling and control. An important point is the use of rational agents and heuristic techniques to cope with the computational complexity required for controlling complex systems. Through this book, we also find navigation and vision algorithms, automatic handwritten comprehension and speech recognition systems that will be included in the next generation of productive systems developed by man

Statistics of mines and mining in the states and territories west of the Rocky Mountains

Statistics of Mining West of the Rocky Mountains. [1424] Indians in New Mexico; Indians in Montana; Indian labor in eastern Nevada; etc

Animals in Our Midst: The Challenges of Co-existing with Animals in the Anthropocene

This Open Access book brings together authoritative voices in animal and environmental ethics, who address the many different facets of changing human-animal relationships in the Anthropocene. As we are living in complex times, the issue of how to establish meaningful relationships with other animals under Anthropocene conditions needs to be approached from a multitude of angles. This book offers the reader insight into the different discussions that exist around the topics of how we should understand animal agency, how we could take animal agency seriously in farms, urban areas and the wild, and what technologies are appropriate and morally desirable to use regarding animals. This book is of interest to both animal studies scholars and environmental ethics scholars, as well as to practitioners working with animals, such as wildlife managers, zookeepers, and conservation biologists