Augmenting IDEs with Runtime Information for Software Maintenance

Object-oriented language features such as inheritance, abstract types, late-binding, or polymorphism lead to distributed and scattered code, rendering a software system hard to understand and maintain. The integrated development environment (IDE), the primary tool used by developers to maintain software systems, usually purely operates on static source code and does not reveal dynamic relationships between distributed source artifacts, which makes it difficult for developers to understand and navigate software systems. Another shortcoming of today's IDEs is the large amount of information with which they typically overwhelm developers. Large software systems encompass several thousand source artifacts such as classes and methods. These static artifacts are presented by IDEs in views such as trees or source editors. To gain an understanding of a system, developers have to open many such views, which leads to a workspace cluttered with different windows or tabs. Navigating through the code or maintaining a working context is thus difficult for developers working on large software systems. In this dissertation we address the question how to augment IDEs with dynamic information to better navigate scattered code while at the same time not overwhelming developers with even more information in the IDE views. We claim that by first reducing the amount of information developers have to deal with, we are subsequently able to embed dynamic information in the familiar source perspectives of IDEs to better comprehend and navigate large software spaces. We propose means to reduce or mitigate the information by highlighting relevant source elements, by explicitly representing working context, and by automatically housekeeping the workspace in the IDE. We then improve navigation of scattered code by explicitly representing dynamic collaboration and software features in the static source perspectives of IDEs. We validate our claim by conducting empirical experiments with developers and by analyzing recorded development sessions

Project-Team RMoD (Analyses and Language Constructs for Object-Oriented Application Evolution) 2009 Activity Report

This is the yearly report of the RMOD team. A good way to understand what we are doing

Understanding and improving cross-application interaction in desktop computing

Cross-application interaction on modern computer operating systems is becoming more prevalent as users begin to work more dynamically and utilise more applications simultaneously to complete a task. Such tasks could consist of writing a research paper, developing software or preparing a presentation. These tasks all require the use of multiple applications to complete. However, the interaction between these applications is still poorly understood. At present the research community does not have an extensive overview of the ways in which users work with multiple applications to complete tasks. Previous research mainly focusses on interaction within windows which lacks the cross-application element. Data flow between applications is also not fully understood. Research into a more conceptual, higher level approach to working, with a view to understanding how interaction and communication between these applications aids users when completing tasks, is required. This work has two main aims: 1) To understand how users utilise the open application set to complete tasks and 2) To improve cross-application interaction for users. Within (1) MultiLog (an extensive logging framework) is presented. The MultiLog system is used to gather data during a 90 day study logging users’ interactions with their PCs. This data is then analysed and presented. Within (2) this thesis uses these results to inform the design of QuickFileAccess which aids users when locating folders by dynamically managing the Windows Quick Access list. The results of the log study enabled previously published results to be updated. New results in the area of data transfer, covered a deep understanding of not only how users employed the Windows clipboard to transfer data between applications, but also how participants utilised the “drag-and-drop” facility for data transfer. Results informed the design and development of the QuickFileAccess tool

Design and Development of Imaging Platforms for Phenotypic Characterization of Early Zebrafish

Der Zebrabärbling hat sich in den letzten Jahrzehnten als ein beliebter und vielversprechender Modellorganismus herausgestellt. Mit seiner Hilfe werden zunehmend die grundlegenden biologischen Funktionsweisen von Wirbeltieren untersucht und anhand der Erkenntnisse neue Therapien und Medikamente für Krankheiten entwickelt. Zusätzlich hat sich die Verhaltensforschung als Gebiet mit hohem Potential für neue Entdeckungen entpuppt, da es hier möglich ist, deutlich feinere Unterscheidungen und Effekte nachzuvollziehen als es bei stark abgegrenzten Endpunkten wie Verformungen oder Toxizität der Fall ist. Im frühen Stadium bis fünf Tage nach Befruchtung zeigen die Embryonen und Larven des Zebrabärblings einige charakteristische Verhaltensweisen, die durch künstliche Stimulation hervorgerufen werden können. Noch in der Eischale bei einem Alter von nur 30 bis 42 Stunden nach der Befruchtung reagieren die Embryonen auf einen Lichtblitz mit erhöhter Bewegung, der sogenannten Photomotor Response. Bei wiederholtem Belichten bleibt diese Reaktion aus, was als ein typisches Verhaltensmuster interpretiert werden kann. Werden die Embryonen jedoch Chemikalien oder Mutationen ausgesetzt, kann sich dieses Muster verändern und es können Rückschlüsse über die Funktionsweise der verursachenden Methoden gewonnen werden. Als zusätzliche Verhaltensweisen lassen sich die beiden Schreckreaktionen auf Vibration und Berührung nutzen. Bereits in der Eischale lassen sich die Embryonen durch Berührung zum Bewegen bringen. Sobald sie in einem Alter von ca. drei Tagen nach Befruchtung geschlüpft sind, wird die Reaktion als C-Krümmung bezeichnet, da die Larve eine charakteristische Biegung entlang ihrer Körperachse einnimmt bevor sie davonschwimmt. Dasselbe gilt für die Vibrationsreaktion ab einem Alter von ca. fünf Tagen nach Befruchtung. Um diese Verhalten sinnvoll nutzen zu können sind automatisierte Lösungen notwendig, die die Vorbereitung, die Abläufe und die Analyse soweit vereinfachen, dass kaum noch menschliches Eingreifen notwendig ist. Nur so kann der notwendige Durchsatz und die Reproduzierbarkeit gewährleistet werden um statistisch aussagekräftige Effekte nachzuweisen. Aus diesem Grund wurden drei unabhängige mechatronische Systeme entwickelt, die je eines der drei genannten Verhaltensmuster automatisiert auslösen, aufzeichnen und analysieren können. Dazu waren neben der Hard- und Softwareentwicklung auch biologische Vorgehensweisen notwendig um die Systeme zu validieren und sie bereits in ersten biologischen Untersuchungen einzusetzen. Für das PMR System wurde ein hochautomatisierter Versuchsablauf entwickelt, der anhand eines Roboters die Embryonen zur Vorbereitung sortiert und anschließend in einem automatisierten Mikroskop mit vollständig eigenentwickelter Steuerungssoftware die Aufzeichnung der Reaktion gewährleistet. Anschließend können die Rohdaten in Form von Videos automatisiert analysiert werden um numerische Daten aus den Bildreihen zu extrahieren. Das Vibrationssystem umfasst einen neuentwickelten Vibrationserreger in Form eines modifizierten Lautsprechers, der es erlaubt, mehrere Proben parallel zu untersuchen. Dazu wurde der Erreger ausgiebig charakterisiert um zu gewährleisten, dass die erzielten Beschleunigungswerte sowie die Impulsdauer und Frequenz den angestrebten Werten von 14 g, 1 ms und 500 Hz entsprechen. Durch den Einsatz von Beschleunigungssensoren wurden die Erreger kalibriert und die Steuerungssoftware an die Ergebnisse so angepasst, dass ein einheitlicher Effekt zwischen den Erregern gewährleistet ist. Die Implementierung einer Hochgeschwindigkeitskamera erlaubt die Aufzeichnung der Reaktion bei bis zu 1000 Bildern pro Sekunde, was aufgrund der äußerst schnellen Reaktionszeit der Larven im Millisekundenbereich notwendig ist um den vollen Umfang der Reaktion abzubilden. Um Hochdurchsatzversuche zur Berührung der Larven zu ermöglichen, wurde das erste automatisierte System entwickelt, welches durch den Einsatz einer motorisiert positionierbaren Nadel einen computergesteuerten Berührungsvorgang ermöglicht. Ein berührungsempfindliches Mehrachsensystem wurde so konstruiert, dass der Nutzer über eine grafische Oberfläche das System fernsteuern kann und so die subjektiven und unnötig langwierigen Aspekte von manuellen Versuchsaufbauten umgangen werden können. Das System wurde mit einer digitalen Objekterkennung so erweitert, dass auch autonome Versuche möglich wurden. Die Systeme wurden im Rahmen von mehreren biologischen Untersuchungen am ITG ausgiebig getestet. Mit Hilfe des PMR Systems wurde eine mehrere hundert Proben umfassende Sammlung von Cannabinoid-ähnlichen Substanzen auf ihre neuroaktive Wirkung untersucht. So konnten charakteristische Reaktionsmuster identifiziert werden, die nun dabei helfen können, das Verständnis über die Struktur- und Wirkungszusammenhänge zu erhöhen. An den beiden Schreckreaktionen konnte die unterschiedliche Wirkung von Anästhetika auf Phänokopien von genetisch veränderten Zebrabärblingen nachgewiesen werden, was die Einsatzfähigkeit für chemische sowie genetische Versuche substantiiert

Micromachines for Dielectrophoresis

An outstanding compilation that reflects the state-of-the art on Dielectrophoresis (DEP) in 2020. Contributions include: - A novel mathematical framework to analyze particle dynamics inside a circular arc microchannel using computational modeling. - A fundamental study of the passive focusing of particles in ratchet microchannels using direct-current DEP. - A novel molecular version of the Clausius-Mossotti factor that bridges the gap between theory and experiments in DEP of proteins. - The use of titanium electrodes to rapidly enrich T. brucei parasites towards a diagnostic assay. - Leveraging induced-charge electrophoresis (ICEP) to control the direction and speed of Janus particles. - An integrated device for the isolation, retrieval, and off-chip recovery of single cells. - Feasibility of using well-established CMOS processes to fabricate DEP devices. - The use of an exponential function to drive electrowetting displays to reduce flicker and improve the static display performance. - A novel waveform to drive electrophoretic displays with improved display quality and reduced flicker intensity. - Review of how combining electrode structures, single or multiple field magnitudes and/or frequencies, as well as variations in the media suspending the particles can improve the sensitivity of DEP-based particle separations. - Improvement of dielectrophoretic particle chromatography (DPC) of latex particles by exploiting differences in both their DEP mobility and their crossover frequencies