Extra Functional Properties Evaluation of Self-managed Software Systems with Formal Methods

Multitud de aplicaciones software actuales están abocadas a operar en contextos dinámicos. Estos pueden manifestarse en términos de cambios en el entorno de ejecución de la aplicación, cambios en los requisitos de la aplicación, cambios en la carga de trabajo recibida por la aplicación, o cambios en cualquiera de los elementos que la aplicación software pueda percibir y verse afectada. Además, estos contextos dinámicos no están restringidos a un dominio particular de aplicaciones sino que se pueden encontrar en múltiples dominios, tales como: sistemas empotrados, arquitecturas orientadas a servicios, clusters para computación de altas prestaciones, dispositivos móviles o software para el funcionamiento de la red. La existencia de estas características disuade a los ingenieros de desarrollar software que no sea capaz de cambiar de modo alguno su ejecución para acomodarla al contexto en el que se está ejecutando el software en cada momento. Por lo tanto, con el objetivo de que el software pueda satisfacer sus requisitos en todo momento, este debe incluir mecanismos para poder cambiar su configuración de ejecución. Además, debido a que los cambios de contexto son frecuentes y afectan a múltiples dispositivos de la aplicación, la intervención humana que cambie manualmente la configuración del software no es una solución factible. Para enfrentarse a estos desafíos, la comunidad de Ingeniería del Software ha propuesto nuevos paradigmas que posibilitan el desarrollo de software que se enfrenta a contextos cambiantes de un modo automático; por ejemplo las propuestas Autonomic Computing y Self-* Software. En tales propuestas es el propio software quien gestiona sus mecanismos para cambiar la configuración de ejecución, sin requerir por lo tanto intervención humana alguna. Un aspecto esencial del software auto-adaptativo (Self-adaptive Software es uno de los términos más generales para referirse a Self-* Software) es el de planear sus cambios o adaptaciones. Los planes de adaptación determinan tanto el modo en el que se adaptará el software como los momentos oportunos para ejecutar tales adaptaciones. Hay un gran conjunto de situaciones para las cuales la propiedad de auto- adaptación es una solución. Una de esas situaciones es la de mantener al sistema satisfaciendo sus requisitos extra funcionales, tales como la calidad de servicio (Quality of Service, QoS) y su consumo de energía. Esta tesis ha investigado esa situación mediante el uso de métodos formales. Una de las contribuciones de esta tesis es la propuesta para asentar en una arquitectura software los sistemas que son auto-adaptativos respecto a su QoS y su consumo de energía. Con este objetivo, esta parte de la investigación la guía una arquitectura de tres capas de referencia para sistemas auto-adaptativos. La bondad del uso de una arquitectura de referencia es que muestra fácilmente los nuevos desafíos en el diseño de este tipo de sistemas. Naturalmente, la planificación de la adaptación es una de las actividades consideradas en la arquitectura. Otra de las contribuciones de la tesis es la propuesta de métodos para la creación de planes de adaptación. Los métodos formales juegan un rol esencial en esta actividad, ya que posibilitan el estudio de las propiedades extra funcionales de los sistemas en diferentes configuraciones. El método formal utilizado para estos análisis es el de las redes de Petri markovianas. Una vez que se ha creado el plan de adaptación, hemos investigado la utilización de los métodos formales para la evaluación de QoS y consumo de energía de los sistemas auto-adaptativos. Por lo tanto, se ha contribuido a la comunidad de análisis de QoS con el análisis de un nuevo y particularmente complejo tipo de sistemas software. Para llevar a cabo este análisis se requiere el modelado de los cambios din·micos del contexto de ejecución, para lo que se han utilizado una variedad de métodos formales, como los Markov modulated Poisson processes para estimar los parámetros de las variaciones en la carga de trabajo recibida por la aplicación, o los hidden Markov models para predecir el estado del entorno de ejecución. Estos modelos han sido usados junto a las redes de Petri para evaluar sistemas auto-adaptativos y obtener resultados sobre su QoS y consumo de energía. El trabajo de investigación anterior sacó a la luz el hecho de que la adaptabilidad de un sistema no es una propiedad tan fácilmente cuantificable como las propiedades de QoS -por ejemplo, el tiempo de respuesta- o el consumo de energÌa. En consecuencia, se ha investigado en esa dirección y, como resultado, otra de las contribuciones de esta tesis es la propuesta de un conjunto de métricas para la cuantificación de la propiedad de adaptabilidad de sistemas basados en servicios. Para conseguir las anteriores contribuciones se realiza un uso intensivo de modelos y transformaciones de modelos; tarea para la que se han seguido las mejores prácticas en el campo de investigación de la Ingeniería orientada a modelos (Model-driven Engineering, MDE). El trabajo de investigación de esta tesis en el campo MDE ha contribuido con: el aumento de la potencia de modelado de un lenguaje de modelado de software propuesto anteriormente y métodos de transformación desde dos lenguajes de modelado de software a redes de Petri estocasticas

An Event-based Analysis Framework for Open Source Software Development Projects

The increasing popularity and success of Open Source Software (OSS) development projects has drawn significant attention of academics and open source participants over the last two decades. As one of the key areas in OSS research, assessing and predicting OSS performance is of great value to both OSS communities and organizations who are interested in investing in OSS projects. Most existing research, however, has considered OSS project performance as the outcome of static cross-sectional factors such as number of developers, project activity level, and license choice. While variance studies can identify some predictors of project outcomes, they tend to neglect the actual process of development. Without a closer examination of how events occur, an understanding of OSS projects is incomplete. This dissertation aims to combine both process and variance strategy, to investigate how OSS projects change over time through their development processes; and to explore how these changes affect project performance. I design, instantiate, and evaluate a framework and an artifact, EventMiner, to analyze OSS projects’ evolution through development activities. This framework integrates concepts from various theories such as distributed cognition (DCog) and complexity theory, applying data mining techniques such as decision trees, motif analysis, and hidden Markov modeling to automatically analyze and interpret the trace data of 103 OSS projects from an open source repository. The results support the construction of process theories on OSS development. The study contributes to literature in DCog, design routines, OSS development, and OSS performance. The resulting framework allows OSS researchers who are interested in OSS development processes to share and reuse data and data analysis processes in an open-source manner

Self-Evaluation Applied Mathematics 2003-2008 University of Twente

This report contains the self-study for the research assessment of the Department of Applied Mathematics (AM) of the Faculty of Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science (EEMCS) at the University of Twente (UT). The report provides the information for the Research Assessment Committee for Applied Mathematics, dealing with mathematical sciences at the three universities of technology in the Netherlands. It describes the state of affairs pertaining to the period 1 January 2003 to 31 December 2008

Context Aware Computing for The Internet of Things: A Survey

As we are moving towards the Internet of Things (IoT), the number of sensors deployed around the world is growing at a rapid pace. Market research has shown a significant growth of sensor deployments over the past decade and has predicted a significant increment of the growth rate in the future. These sensors continuously generate enormous amounts of data. However, in order to add value to raw sensor data we need to understand it. Collection, modelling, reasoning, and distribution of context in relation to sensor data plays critical role in this challenge. Context-aware computing has proven to be successful in understanding sensor data. In this paper, we survey context awareness from an IoT perspective. We present the necessary background by introducing the IoT paradigm and context-aware fundamentals at the beginning. Then we provide an in-depth analysis of context life cycle. We evaluate a subset of projects (50) which represent the majority of research and commercial solutions proposed in the field of context-aware computing conducted over the last decade (2001-2011) based on our own taxonomy. Finally, based on our evaluation, we highlight the lessons to be learnt from the past and some possible directions for future research. The survey addresses a broad range of techniques, methods, models, functionalities, systems, applications, and middleware solutions related to context awareness and IoT. Our goal is not only to analyse, compare and consolidate past research work but also to appreciate their findings and discuss their applicability towards the IoT.Comment: IEEE Communications Surveys & Tutorials Journal, 201

Dagstuhl News January - December 2000

"Dagstuhl News" is a publication edited especially for the members of the Foundation "Informatikzentrum Schloss Dagstuhl" to thank them for their support. The News give a summary of the scientific work being done in Dagstuhl. Each Dagstuhl Seminar is presented by a small abstract describing the contents and scientific highlights of the seminar as well as the perspectives or challenges of the research topic

Wearables at work:preferences from an employee’s perspective

This exploratory study aims to obtain a first impression of the wishes and needs of employees on the use of wearables at work for health promotion. 76 employ-ees with a mean age of 40 years old (SD ±11.7) filled in a survey after trying out a wearable. Most employees see the potential of using wearable devices for workplace health promotion. However, according to employees, some negative aspects should be overcome before wearables can effectively contribute to health promotion. The most mentioned negative aspects were poor visualization and un-pleasantness of wearing. Specifically for the workplace, employees were con-cerned about the privacy of data collection

Using contextual information to understand searching and browsing behavior

There is great imbalance in the richness of information on the web and the succinctness and poverty of search requests of web users, making their queries only a partial description of the underlying complex information needs. Finding ways to better leverage contextual information and make search context-aware holds the promise to dramatically improve the search experience of users. We conducted a series of studies to discover, model and utilize contextual information in order to understand and improve users' searching and browsing behavior on the web. Our results capture important aspects of context under the realistic conditions of different online search services, aiming to ensure that our scientific insights and solutions transfer to the operational settings of real world applications