Multiclass Query Scheduling in Real-Time Database Systems

In recent years, a demand for real-time systems that can manipulate large amounts of shared data has led to the emer-gence of real-time database systems (RTDBS) as a research area. This paper focuses on the problem of scheduling queries in RTDBSs. We introduce and evaluate a new algorithm called Priority Adaptation Query Resource Scheduling (PAQRS) for handling both single class and multiclass query workloads. The performance objective of the algorithm is to minimize the number of missed deadlines, while at the same time ensuring that any deadline misses are scattered across the different classes according to an administratively-defined miss distribution. This objective is achieved by dynamically adapting the system’s admission, mem-ory allocation, and priority assignment policies according to its current resource configuration and workload characteristics. A series of experiments confirms that PAQRS is very effective for real-time query scheduling

Research issues in real-time database systems

Cataloged from PDF version of article.Today's real-time systems are characterized by managing large volumes of data. Efficient database management algorithms for accessing and manipulating data are required to satisfy timing constraints of supported applications. Real-time database systems involve a new research area investigating possible ways of applying database systems technology to real-time systems. Management of real-time information through a database system requires the integration of concepts from both real-time systems and database systems. Some new criteria need to be developed to involve timing constraints of real-time applications in many database systems design issues, such as transaction/query processing, data buffering, CPU, and IO scheduling. In this paper, a basic understanding of the issues in real-time database systems is provided and the research efforts in this area are introduced. Different approaches to various problems of real-time database systems are briefly described, and possible future research directions are discussed

Decision Support Elements and Enabling Techniques to Achieve a Cyber Defence Situational Awareness Capability

[ES] La presente tesis doctoral realiza un análisis en detalle de los elementos de decisión necesarios para mejorar la comprensión de la situación en ciberdefensa con especial énfasis en la percepción y comprensión del analista de un centro de operaciones de ciberseguridad (SOC). Se proponen dos arquitecturas diferentes basadas en el análisis forense de flujos de datos (NF3). La primera arquitectura emplea técnicas de Ensemble Machine Learning mientras que la segunda es una variante de Machine Learning de mayor complejidad algorítmica (lambda-NF3) que ofrece un marco de defensa de mayor robustez frente a ataques adversarios. Ambas propuestas buscan automatizar de forma efectiva la detección de malware y su posterior gestión de incidentes mostrando unos resultados satisfactorios en aproximar lo que se ha denominado un SOC de próxima generación y de computación cognitiva (NGC2SOC). La supervisión y monitorización de eventos para la protección de las redes informáticas de una organización debe ir acompañada de técnicas de visualización. En este caso, la tesis aborda la generación de representaciones tridimensionales basadas en métricas orientadas a la misión y procedimientos que usan un sistema experto basado en lógica difusa. Precisamente, el estado del arte muestra serias deficiencias a la hora de implementar soluciones de ciberdefensa que reflejen la relevancia de la misión, los recursos y cometidos de una organización para una decisión mejor informada. El trabajo de investigación proporciona finalmente dos áreas claves para mejorar la toma de decisiones en ciberdefensa: un marco sólido y completo de verificación y validación para evaluar parámetros de soluciones y la elaboración de un conjunto de datos sintéticos que referencian unívocamente las fases de un ciberataque con los estándares Cyber Kill Chain y MITRE ATT & CK.[CA] La present tesi doctoral realitza una anàlisi detalladament dels elements de decisió necessaris per a millorar la comprensió de la situació en ciberdefensa amb especial èmfasi en la percepció i comprensió de l'analista d'un centre d'operacions de ciberseguretat (SOC). Es proposen dues arquitectures diferents basades en l'anàlisi forense de fluxos de dades (NF3). La primera arquitectura empra tècniques de Ensemble Machine Learning mentre que la segona és una variant de Machine Learning de major complexitat algorítmica (lambda-NF3) que ofereix un marc de defensa de major robustesa enfront d'atacs adversaris. Totes dues propostes busquen automatitzar de manera efectiva la detecció de malware i la seua posterior gestió d'incidents mostrant uns resultats satisfactoris a aproximar el que s'ha denominat un SOC de pròxima generació i de computació cognitiva (NGC2SOC). La supervisió i monitoratge d'esdeveniments per a la protecció de les xarxes informàtiques d'una organització ha d'anar acompanyada de tècniques de visualització. En aquest cas, la tesi aborda la generació de representacions tridimensionals basades en mètriques orientades a la missió i procediments que usen un sistema expert basat en lògica difusa. Precisament, l'estat de l'art mostra serioses deficiències a l'hora d'implementar solucions de ciberdefensa que reflectisquen la rellevància de la missió, els recursos i comeses d'una organització per a una decisió més ben informada. El treball de recerca proporciona finalment dues àrees claus per a millorar la presa de decisions en ciberdefensa: un marc sòlid i complet de verificació i validació per a avaluar paràmetres de solucions i l'elaboració d'un conjunt de dades sintètiques que referencien unívocament les fases d'un ciberatac amb els estàndards Cyber Kill Chain i MITRE ATT & CK.[EN] This doctoral thesis performs a detailed analysis of the decision elements necessary to improve the cyber defence situation awareness with a special emphasis on the perception and understanding of the analyst of a cybersecurity operations center (SOC). Two different architectures based on the network flow forensics of data streams (NF3) are proposed. The first architecture uses Ensemble Machine Learning techniques while the second is a variant of Machine Learning with greater algorithmic complexity (lambda-NF3) that offers a more robust defense framework against adversarial attacks. Both proposals seek to effectively automate the detection of malware and its subsequent incident management, showing satisfactory results in approximating what has been called a next generation cognitive computing SOC (NGC2SOC). The supervision and monitoring of events for the protection of an organisation's computer networks must be accompanied by visualisation techniques. In this case, the thesis addresses the representation of three-dimensional pictures based on mission oriented metrics and procedures that use an expert system based on fuzzy logic. Precisely, the state-of-the-art evidences serious deficiencies when it comes to implementing cyber defence solutions that consider the relevance of the mission, resources and tasks of an organisation for a better-informed decision. The research work finally provides two key areas to improve decision-making in cyber defence: a solid and complete verification and validation framework to evaluate solution parameters and the development of a synthetic dataset that univocally references the phases of a cyber-attack with the Cyber Kill Chain and MITRE ATT & CK standards.Llopis Sánchez, S. (2023). Decision Support Elements and Enabling Techniques to Achieve a Cyber Defence Situational Awareness Capability [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/19424

Guidelines for Feature Matching Assessment of Brain–Computer Interfaces for Augmentative and Alternative Communication

Purpose--Brain–computer interfaces (BCIs) can provide access to augmentative and alternative communication (AAC) devices using neurological activity alone without voluntary movements. As with traditional AAC access methods, BCI performance may be influenced by the cognitive–sensory–motor and motor imagery profiles of those who use these devices. Therefore, we propose a person-centered, feature matching framework consistent with clinical AAC best practices to ensure selection of the most appropriate BCI technology to meet individuals\u27 communication needs. Method--The proposed feature matching procedure is based on the current state of the art in BCI technology and published reports on cognitive, sensory, motor, and motor imagery factors important for successful operation of BCI devices. Results--Considerations for successful selection of BCI for accessing AAC are summarized based on interpretation from a multidisciplinary team with experience in AAC, BCI, neuromotor disorders, and cognitive assessment. The set of features that support each BCI option are discussed in a hypothetical case format to model possible transition of BCI research from the laboratory into clinical AAC applications. Conclusions--This procedure is an initial step toward consideration of feature matching assessment for the full range of BCI devices. Future investigations are needed to fully examine how person-centered factors influence BCI performance across devices

Connectivity Management for HetNets based on the Principles of Autonomicity and Context-Awareness

Στο περιβάλλον του Διαδικτύου του Μέλλοντος, η Πέμπτη γενιά (5G) δικτύων έχει ήδη αρχίσει να καθιερώνεται. Τα δίκτυα 5G αξιοποιούν υψηλότερες συχνότητες παρέχοντας μεγαλύτερο εύρος ζώνης, ενώ υποστηρίζουν εξαιρετικά μεγάλη πυκνότητα σε σταθμούς βάσης και κινητές συσκευές, σχηματίζοντας ένα περιβάλλον ετερογενών δικτύων, το οποίο στοχεύει στο να καλυφθούν οι απαιτήσεις της απόδοσης ως προς την μικρότερη δυνατή συνολική χρονοκαθυστέρηση και κατανάλωση ενέργειας. Η αποδοτική διαχείριση της συνδεσιμότητας σε ένα τόσο ετερογενές δικτυακό περιβάλλον αποτελεί ανοιχτό πρόβλημα, με σκοπό να υποστηρίζεται η κινητικότητα των χρηστών σε δίκτυα διαφορετικών τεχνολογιών και βαθμίδων, αντιμετωπίζοντας θέματα πολυπλοκότητας και διαλειτουργικότητας, υποστηρίζοντας τις απαιτήσεις των τρεχουσών εφαρμογών και των προτιμήσεων των χρηστών και διαχειρίζοντας ταυτόχρονα πολλαπλές δικτυακές διεπαφές. Η συλλογή, η μοντελοποίηση, η διεξαγωγή συμπερασμάτων και η κατανομή πληροφορίας περιεχομένου σε σχέση με δεδομένα αισθητήρων θα παίξουν κρίσιμο ρόλο σε αυτήν την πρόκληση. Με βάση τα παραπάνω, κρίνεται σκόπιμη η αξιοποίηση των αρχών της επίγνωσης περιεχομένου και της αυτονομικότητας, καθώς επιτρέπουν στις δικτυακές οντότητες να είναι ενήμερες του εαυτού τους και του περιβάλλοντός τους, καθώς και να αυτοδιαχειρίζονται τις λειτουργίες τους ώστε να πετυχαίνουν συγκεκριμένους στόχους. Επιπλέον, χρειάζεται ακριβής ποσοτική αξιολόγηση της απόδοσης λύσεων διαχείρισης της συνδεσιμότητας για ετερογενή δίκτυα, οι οποίες παρουσιάζουν διαφορετικές στρατηγικές επίγνωσης περιβάλλοντος, απαιτώντας μια μεθοδολογία που να είναι περιεκτική και γενικά εφαρμόσιμη ώστε να καλύπτει διαφορετικές προσεγγίσεις, καθώς οι υπάρχουσες μεθοδολογίες στην βιβλιογραφία είναι σχετικά περιορισμένες. Tο σύνολο της μελέτης επικεντρώνεται σε δύο θεματικούς άξονες. Στο πρώτο θεματικό μέρος της διατριβής, αναλύεται ο ρόλος της επίγνωσης περιβάλλοντος και της αυτονομικότητας, σε σχέση με την διαχείριση της συνδεσιμότητας, αναπτύσσοντας ένα πλαίσιο ταξινόμησης και κατηγοριοποίησης, επεκτείνοντας την τρέχουσα βιβλιογραφία. Με βάση το προαναφερθέν πλαίσιο, ταξινομήθηκαν και αξιολογήθηκαν λύσεις για την υποστήριξη της κινητικότητας σε ετερογενή δίκτυα, οι οποίες δύνανται να θεωρηθούν ότι παρουσιάζουν επίγνωση περιβάλλοντος και αυτο-διαχειριστικά χαρακτηριστικά. Επιπλέον, μελετήθηκε κατά πόσον οι αποφάσεις που λαμβάνονται ως προς την επιλογή του κατάλληλου δικτύου, σύμφωνα με την κάθε λύση, είναι αποτελεσματικές και προτάθηκαν τρόποι βελτιστοποίησης των υπαρχουσών αρχιτεκτονικών, καθώς και προτάσεων προς περαιτέρω ανάπτυξη σχετικών μελλοντικών λύσεων. Στο δεύτερο θεματικό μέρος της διατριβής, αναπτύχθηκε μια ευέλικτη αναλυτική μεθοδολογία, περιλαμβάνοντας όλους τους παράγοντες που μπορούν να συνεισφέρουν στην συνολική χρονοκαθυστέρηση, λαμβάνοντας υπόψιν την σηματοδοσία, την επεξεργαστική επιβάρυνση και την συμφόρηση (μελέτη ουράς), επεκτείνοντας την τρέχουσα βιβλιογραφία. Η μεθοδολογία είναι περιεκτική, ενώ ταυτόχρονα προσφέρει κλειστού τύπου λύσεις και έχει την δυνατότητα να προσαρμόζεται σε διαφορετικές προσεγγίσεις. Προς απόδειξη αυτού, εφαρμόσαμε την μεθοδολογία σε δύο λύσεις με διαφορετική στρατηγική επίγνωσης περιβάλλοντος (μια μεταδραστική και μια προδραστική). Και για τις δύο προσεγγίσεις, τα αναλυτικά αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν από προσομοιώσεις, επιβεβαιώνοντας την αποτελεσματικότητα και την ακρίβεια της αναλυτικής μεθοδολογίας. Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι η προδραστική προσέγγιση εμφανίζει καλύτερη απόδοση ως προς την συνολική χρονοκαθυστέρηση, ενώ χρειάζεται σημαντικά λιγότερους επεξεργαστικούς πόρους, παρουσιάζοντας πιθανά οφέλη και στην συνολική ενεργειακή κατανάλωση και στα λειτουργικά και κεφαλαιουχικά κόστη (OPEX και CAPEX)