Processamento de eventos complexos como serviço em ambientes multi-nuvem

Orientadores: Luiz Fernando Bittencourt, Miriam Akemi Manabe CapretzTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: O surgimento das tecnologias de dispositivos móveis e da Internet das Coisas, combinada com avanços das tecnologias Web, criou um novo mundo de Big Data em que o volume e a velocidade da geração de dados atingiu uma escala sem precedentes. Por ser uma tecnologia criada para processar fluxos contínuos de dados, o Processamento de Eventos Complexos (CEP, do inglês Complex Event Processing) tem sido frequentemente associado a Big Data e aplicado como uma ferramenta para obter informações em tempo real. Todavia, apesar desta onda de interesse, o mercado de CEP ainda é dominado por soluções proprietárias que requerem grandes investimentos para sua aquisição e não proveem a flexibilidade que os usuários necessitam. Como alternativa, algumas empresas adotam soluções de baixo nível que demandam intenso treinamento técnico e possuem alto custo operacional. A fim de solucionar esses problemas, esta pesquisa propõe a criação de um sistema de CEP que pode ser oferecido como serviço e usado através da Internet. Um sistema de CEP como Serviço (CEPaaS, do inglês CEP as a Service) oferece aos usuários as funcionalidades de CEP aliadas às vantagens do modelo de serviços, tais como redução do investimento inicial e baixo custo de manutenção. No entanto, a criação de tal serviço envolve inúmeros desafios que não são abordados no atual estado da arte de CEP. Em especial, esta pesquisa propõe soluções para três problemas em aberto que existem neste contexto. Em primeiro lugar, para o problema de entender e reusar a enorme variedade de procedimentos para gerência de sistemas CEP, esta pesquisa propõe o formalismo Reescrita de Grafos com Atributos para Gerência de Processamento de Eventos Complexos (AGeCEP, do inglês Attributed Graph Rewriting for Complex Event Processing Management). Este formalismo inclui modelos para consultas CEP e transformações de consultas que são independentes de tecnologia e linguagem. Em segundo lugar, para o problema de avaliar estratégias de gerência e processamento de consultas CEP, esta pesquisa apresenta CEPSim, um simulador de sistemas CEP baseado em nuvem. Por fim, esta pesquisa também descreve um sistema CEPaaS fundamentado em ambientes multi-nuvem, sistemas de gerência de contêineres e um design multiusuário baseado em AGeCEP. Para demonstrar sua viabilidade, o formalismo AGeCEP foi usado para projetar um gerente autônomo e um conjunto de políticas de auto-gerenciamento para sistemas CEP. Além disso, o simulador CEPSim foi minuciosamente avaliado através de experimentos que demonstram sua capacidade de simular sistemas CEP com acurácia e baixo custo adicional de processamento. Por fim, experimentos adicionais validaram o sistema CEPaaS e demonstraram que o objetivo de oferecer funcionalidades CEP como um serviço escalável e tolerante a falhas foi atingido. Em conjunto, esses resultados confirmam que esta pesquisa avança significantemente o estado da arte e também oferece novas ferramentas e metodologias que podem ser aplicadas à pesquisa em CEPAbstract: The rise of mobile technologies and the Internet of Things, combined with advances in Web technologies, have created a new Big Data world in which the volume and velocity of data generation have achieved an unprecedented scale. As a technology created to process continuous streams of data, Complex Event Processing (CEP) has been often related to Big Data and used as a tool to obtain real-time insights. However, despite this recent surge of interest, the CEP market is still dominated by solutions that are costly and inflexible or too low-level and hard to operate. To address these problems, this research proposes the creation of a CEP system that can be offered as a service and used over the Internet. Such a CEP as a Service (CEPaaS) system would give its users CEP functionalities associated with the advantages of the services model, such as no up-front investment and low maintenance cost. Nevertheless, creating such a service involves challenges that are not addressed by current CEP systems. This research proposes solutions for three open problems that exist in this context. First, to address the problem of understanding and reusing existing CEP management procedures, this research introduces the Attributed Graph Rewriting for Complex Event Processing Management (AGeCEP) formalism as a technology- and language-agnostic representation of queries and their reconfigurations. Second, to address the problem of evaluating CEP query management and processing strategies, this research introduces CEPSim, a simulator of cloud-based CEP systems. Finally, this research also introduces a CEPaaS system based on a multi-cloud architecture, container management systems, and an AGeCEP-based multi-tenant design. To demonstrate its feasibility, AGeCEP was used to design an autonomic manager and a selected set of self-management policies. Moreover, CEPSim was thoroughly evaluated by experiments that showed it can simulate existing systems with accuracy and low execution overhead. Finally, additional experiments validated the CEPaaS system and demonstrated it achieves the goal of offering CEP functionalities as a scalable and fault-tolerant service. In tandem, these results confirm this research significantly advances the CEP state of the art and provides novel tools and methodologies that can be applied to CEP researchDoutoradoCiência da ComputaçãoDoutor em Ciência da Computação140920/2012-9CNP

Comparative study of background subtraction algorithms in image sequences

Orientador: Ricardo de Oliveira AnidoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Existe uma grande demanda de sistemas de captura de movimentos robustos e confiáveis, sejam eles para aplicações comerciais, para o cumprimento da lei ou monitoramento de territórios. A obtenção e instalação de câmaras de vídeo são hoje muito baratas; os maiores custos estão relacionados às pessoas que vêem as imagens, as interpretam e tiram conclusões. Pessoas são também inerentemente passíveis a falhas: não conseguem manter a atenção por longos períodos de tempo, e muitos menos lidar com grandes quantidades de informações. A detecção de objetos em uma seqüência de vídeo é etapa primordial em grande parte destes sistemas. Exercendo um papel fundamental, os algoritmos de subtração de fundo já demonstraram um enorme potencial para essa tarefa. No entanto, muitos problemas ainda estão em aberto e são alvos de discussões e pesquisa. A compreensão do alcance e limitações destes algoritmos é muito importante para que, na construção de um sistema de visão computacional, possamos selecionar aquele que melhor atenda os requisitos. O objetivo deste trabalho é demonstrar qual é o estado da arte destes algoritmos e selecionar os mais relevantes para uma comparação sob diferentes situações reais, fornecendo subsídios para o seu correto entendimentoAbstract: There is a great demand for robust and trustful movement capture systems, like commercial, law enforcement or territory monitoring applications. Acquisition and installation of video cameras is very cheap nowadays; expensive are the people that watch, interpret and draw conclusions from images. People are also prone to failure: they are unable to pay attention for long periods of time and cannot handle large amounts of information. Object detection in a video sequence is an important step in those systems. Playing a main role, the background subtraction algorithms have already shown a great potential for this task. However, there are a lot of problems that are still unresolved and are subject of discussions and research. The understanding of the algorithms' range and limitations is very important to allow the right selection of one of them, given a situation. The purpose of this work is to demonstrate the state-of-the-art of this algorithms and to select the most relevant ones to compare them in different real life situations, supplying informations for their correct understandingMestradoVisão ComputacionalMestre em Ciência da Computaçã