Vision systems with the human in the loop

The emerging cognitive vision paradigm deals with vision systems that apply machine learning and automatic reasoning in order to learn from what they perceive. Cognitive vision systems can rate the relevance and consistency of newly acquired knowledge, they can adapt to their environment and thus will exhibit high robustness. This contribution presents vision systems that aim at flexibility and robustness. One is tailored for content-based image retrieval, the others are cognitive vision systems that constitute prototypes of visual active memories which evaluate, gather, and integrate contextual knowledge for visual analysis. All three systems are designed to interact with human users. After we will have discussed adaptive content-based image retrieval and object and action recognition in an office environment, the issue of assessing cognitive systems will be raised. Experiences from psychologically evaluated human-machine interactions will be reported and the promising potential of psychologically-based usability experiments will be stressed

A novel approach to sequence validating protein expression clones with automated decision making

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Whereas the molecular assembly of protein expression clones is readily automated and routinely accomplished in high throughput, sequence verification of these clones is still largely performed manually, an arduous and time consuming process. The ultimate goal of validation is to determine if a given plasmid clone matches its reference sequence sufficiently to be "acceptable" for use in protein expression experiments. Given the accelerating increase in availability of tens of thousands of unverified clones, there is a strong demand for rapid, efficient and accurate software that automates clone validation.</p> <p>Results</p> <p>We have developed an Automated Clone Evaluation (ACE) system – the first comprehensive, multi-platform, web-based plasmid sequence verification software package. ACE automates the clone verification process by defining each clone sequence as a list of multidimensional discrepancy objects, each describing a difference between the clone and its expected sequence including the resulting polypeptide consequences. To evaluate clones automatically, this list can be compared against user acceptance criteria that specify the allowable number of discrepancies of each type. This strategy allows users to re-evaluate the same set of clones against different acceptance criteria as needed for use in other experiments. ACE manages the entire sequence validation process including contig management, identifying and annotating discrepancies, determining if discrepancies correspond to polymorphisms and clone finishing. Designed to manage thousands of clones simultaneously, ACE maintains a relational database to store information about clones at various completion stages, project processing parameters and acceptance criteria. In a direct comparison, the automated analysis by ACE took less time and was more accurate than a manual analysis of a 93 gene clone set.</p> <p>Conclusion</p> <p>ACE was designed to facilitate high throughput clone sequence verification projects. The software has been used successfully to evaluate more than 55,000 clones at the Harvard Institute of Proteomics. The software dramatically reduced the amount of time and labor required to evaluate clone sequences and decreased the number of missed sequence discrepancies, which commonly occur during manual evaluation. In addition, ACE helped to reduce the number of sequencing reads needed to achieve adequate coverage for making decisions on clones.</p

Supporting the tutor in the design and support of adaptive e-learning

The further development and deployment of e-learning faces a number of threats. First, in order to meet the increasing demands of learners, staff have to develop and plan a wide and complex variety of learning activities that, in line with contemporary pedagogical models, adapt to the learners’ individual needs. Second, the deployment of e-learning, and therewith the freedom to design the appropriate kind of activities is bound by strict economical conditions, i.e. the amount of time available to staff to support the learning process. In this thesis two models have been developed and implemented that each address a different need. The first model covers the need to support the design task of staff, the second one the need to support the staff in supervising and giving guidance to students' learning activities. More specifically, the first model alleviates the design task by offering a set of connected design and runtime tools that facilitate adaptive e-learning. The second model alleviates the support task by invoking the knowledge and skills of fellow-students. Both models have been validated in near-real-world task settings

Applying TSR techniques over large test suites

Tese de mestrado em Engenharia Informática (Engenharia de Software) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020Com o aumento da necessidade de garantir a qualidade do software criado atualmente, tem sido cada vez mais indispensável dedicar parte do tempo de desenvolvimento (por vezes mais de metade) a testar o código desenvolvido. Apesar da elevada importˆancia desta tarefa, é uma atividade que algumas vezes é ignorada ou negligenciada, devido a ser um trabalho por vezes monótono e cansativo. Esta é uma área bastante explorada por investigadores que tentam, de diversas maneiras, automatizar algum deste processo e, também, reduzir o tempo e recursos necessários para efetuar esta tarefa. Nomeadamente, considera-se a proposta de técnicas de redução de testes e ferramentas que as implementem, com o objetivo de agilizar esta tarefa, eliminando casos de testes desnecessários sem comprometer a cobertura dada pelo conjunto de testes original, bem como técnicas de prioritização de testes, que reorganizam conjuntos de testes com o objetivo de executar os mais relevantes (de acordo com um determinado critério) primeiramente, aumentando assim a sua capacidade de atingir algum objetivo. Neste contexto, destacam-se os testes de regressão, que permitem testar alterações ao software, verificando se as funcionalidades antigas continuam a funcionar com as alterações feitas. Salientam-se estes testes na medida em que são considerados o tipo de testes de software mais cansativo, comportando elevados custos e não evidenciando ganho claros a curto-prazo e, consequentemente, beneficiando particularmente das técnicas descritas anteriormente. Com o surgimento destas técnicas, é inevitável surgirem algumas comparações, tentando escolher as que melhor se adequam a diferentes necessidades. O objetivo deste trabalho consiste em dar resposta a duas questões, particularmente interessantes dado o estado de arte atual: “Qual a melhor ferramenta de redução de testes?”(de acordo com parâmetros pré-definidos) e “Se uma ferramenta de prioritização de testes for modificada, pode substituir de forma eficiente uma ferramenta de redução de testes?”. Para realizar a presente dissertação, foi estudado um grupo de ferramentas de redução de testes, de forma a ter uma melhor noção do estado de arte atual. Apesar de inicialmente terem sido encontradas onze ferramentas que poderiam vir a ser usadas com este propósito, os testes realizados, assim como as propriedades de algumas ferramentas, restringiram a utilização da maioria delas, Assim, foram consideradas três ferramentas: Evo- Suite, Testler e Randoop. De forma a tornar o objetivo deste trabalho mais enriquecido, foi também estudada uma ferramenta de prioritização de testes, Kanonizo. Para respondermos às questões apresentadas, foi desenvolvida uma ferramenta que integra o conjunto de ferramentas de redução de testes seleccionado e que, dado um conjunto de projetos open-source, aplica as técnicas destas ferramentas a cada um destes, efetuando assim a redução dos seus testes. Seguidamente, a ferramenta desenvolvida utiliza a ferramenta de prioritização Kanonizo para obter uma lista dos vários testes, ordenados consoante a sua importância; finalmente, são eliminados os testes menos importantes, segundo um valor pré-definido. De seguida, utilizando uma ferramenta de análise de código, neste caso a OpenClover, são recolhidas métricas referentes a cada conjunto de testes, para os projetos originais e igualmente para cada um dos reduzidos. Estas são depois utilizadas para avaliar a eficácia da redução para cada ferramenta. A eficácia da redução pode ser influenciada por diversos fatores. No caso da nossa ferramenta, foram considerados o tamanho do ficheiro de testes, o número de testes, o tempo de execução dos mesmos, a percentagem de cobertura total do código e a percentagem de cobertura de “ramos”no código. Por este motivo, decidiu-se adotar uma metodologia de Multi-Criteria Decision-Making, mais especificamente a Analytic Hierarchy Process que, segundo diversos critérios e valores de importância definidos entre eles, deduz a prioridade que cada critério deve ter ao tentar atingir um objetivo comum, isto é, que peso tem cada critério no cálculo da pontuação de cada ferramenta. Após a finalização e aperfeiçoamento da ferramenta, foram realizadas experiências que nos permitiram analisar a eficácia de cada ferramenta. Dada a facilidade de configuração da ferramenta, foram efetuadas diversas análises às reduções efetuadas pelas ferramentas, alterando a importância de cada critério considerado, visando verificar de que maneira estes influenciavam a escolha da melhor ferramenta. As pontuações de cada ferramenta de redução foram calculadas para seis cenários diferentes: um que replicasse as necessidades do ”mundo real”, dando portanto mais importância ao tempo de execução dos testes e cobertura atingida do que à dimensão dos testes em si; e um focando toda a importância para cada um dos sub-critérios definidos. Cada um destes cenários foi feito duas vezes - uma com os testes gerados pelo EvoSuite, e outra com os testes já existentes - com o objetivo de averiguar se as ferramentas de redução teriam um comportamento semelhante na presença de testes gerados automaticamente ou por humanos. Ignorando a ferramenta de prioritização, e tendo em conta o facto de que a EvoSuite só poderia ser usada com testes gerados por si mesma, a ferramenta de redução que teve uma melhor pontuação foi a Testler, o que responde à nossa primeira questão do estudo. Quanto à segunda questão, apesar dos resultados terem mostrado indubitavelmente que a Kanonizo obteve pontuações melhores que as outras ferramentas analisadas, esta é uma questão susceptível à influência de diversos fatores. No contexto das experiências efetuadas, podemos dizer que a Kanonizo pode substituir qualquer uma das ferramentas de redução e, confiando nas pontuações, fazer um trabalho mais eficaz. No entanto, num contexto mais abrangente, torna-se difícil responder a esta questão sem considerar um número mais elevado de ferramentas de redução de testes. Para mais, dependendo do algoritmo utilizado na ferramenta de prioritização, a redução feita por nós pode não ter qualquer critério (no caso de algoritmos random), o que faria essencialmente com que estivéssemos a apagar métodos aleatoriamente, podendo causar grandes perdas em termos de cobertura de código. Quando falamos de “substituir”uma ferramenta de redução por uma de prioritização com uma abordagem semelhante à nossa, é melhor utilizar algoritmos de prioritização que visem algum critério, como dar prioridade a testes que cubram, por exemplo, linhas de código ainda não cobertas, por exemplo, aumentando assim a probabilidade dos testes menos importantes serem redundantes e, consequentemente, apagados. Esta ferramenta foi desenvolvida de modo a que fosse facilmente modificável e expansível, oferecendo assim uma maneira fácil para integrar novas ferramentas de redução de testes, permitindo realizar novas comparações à medida que estas ferramentas forem surgindo. Para além disso, destaca-se também a simplicidade da configuração dos critérios a ter em conta quando calculamos a pontuação de cada ferramenta, e o valor que estes têm em comparação com os outros, possibilitando facilmente o cálculo de pontuações tendo em conta diversos cenários.Ao longo deste trabalho, o maior problema encontrado foi o estudo das ferramentas de redução. Para além de algumas não serem open-source, muitas das que eram não iam de encontro aos nossos requisitos para integração na ferramenta, quer por linguagem de programação, quer por abordagem seguida, e muitas vezes a documentação encontrada estava desatualizada ou errada, dificultando todo o processo.With the growing need to assure the quality of the software created nowadays, it has become increasingly necessary to devote part of the development time (sometimes as much as half) to testing the developed code. Despite the high importance of this task, it is an activity that is sometimes ignored and neglected, due to it being, occasionally, a monotonous and tiring job. This is an area thoroughly investigated by researchers who try to automate some parts of this process, while also reducing the time and resources required for this task. In particular, we highlight the proposal of test reduction techniques and tools that implement them, with the goal of detecting unnecessary test cases without compromising the coverage given by the original test suite. The main objective of this work consists in answering two questions: “What is the best Test Suite Reduction tool?” (according to some criterion) and “Can a Test Case Prioritization tool be adapted to effectively replace a Test Suite Reduction tool?”. To answer these questions, we developed a framework that integrates a set of Test Suite Reduction and Test Cases Prioritization tools, with the possibility to integrate more, and that uses them, given a set of open source Java projects, to apply each of its techniques. We then gather test execution data about these projects and compare them to compute a score for each Test Suite Reduction tool, which is used to rank them. This score is achieved by applying a Multi-Criteria Decision-Making methodology, the Analytic Hierarchy Process, to weigh several chosen code metrics on the final score. To answer the second question we integrated a Test Case Prioritization tool into our framework, with which we will get a list of the less important test cases, that we will then remove, simulating a reduction

Simple identification tools in FishBase

Simple identification tools for fish species were included in the FishBase information system from its inception. Early tools made use of the relational model and characters like fin ray meristics. Soon pictures and drawings were added as a further help, similar to a field guide. Later came the computerization of existing dichotomous keys, again in combination with pictures and other information, and the ability to restrict possible species by country, area, or taxonomic group. Today, www.FishBase.org offers four different ways to identify species. This paper describes these tools with their advantages and disadvantages, and suggests various options for further development. It explores the possibility of a holistic and integrated computeraided strategy

SLA-Driven Cloud Computing Domain Representation and Management

The assurance of Quality of Service (QoS) to the applications, although identified as a key feature since long ago [1], is one of the fundamental challenges that remain unsolved. In the Cloud Computing context, Quality of Service is defined as the measure of the compliance of certain user requirement in the delivery of a cloud resource, such as CPU or memory load for a virtual machine, or more abstract and higher level concepts such as response time or availability. Several research groups, both from academia and industry, have started working on describing the QoS levels that define the conditions under which the service need to be delivered, as well as on developing the necessary means to effectively manage and evaluate the state of these conditions. [2] propose Service Level Agreements (SLAs) as the vehicle for the definition of QoS guarantees, and the provision and management of resources. A Service Level Agreement (SLA) is a formal contract between providers and consumers, which defines the quality of service, the obligations and the guarantees in the delivery of a specific good. In the context of Cloud computing, SLAs are considered to be machine readable documents, which are automatically managed by the provider's platform. SLAs need to be dynamically adapted to the variable conditions of resources and applications. In a multilayer architecture, different parts of an SLA may refer to different resources. SLAs may therefore express complex relationship between entities in a changing environment, and be applied to resource selection to implement intelligent scheduling algorithms. Therefore SLAs are widely regarded as a key feature for the future development of Cloud platforms. However, the application of SLAs for Grid and Cloud systems has many open research lines. One of these challenges, the modeling of the landscape, lies at the core of the objectives of the Ph. D. Thesis.García García, A. (2014). SLA-Driven Cloud Computing Domain Representation and Management [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/36579TESI