Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Many alternatives have been employed in order to process all the data generated by current applications in a timely manner. One of these alternatives, the Apache Hadoop, combines parallel and distributed processing with the MapReduce paradigm in order to provide an environment that is able to process a huge data volume using a simple programming model. However, Apache Hadoop has been designed for dedicated and homogeneous clusters, a limitation that creates challenges for those who wish to use the framework in other circumstances. Often, acquiring a dedicated cluster can be impracticable due to the cost, and the acquisition of reposition parts can be a threat to the homogeneity of a cluster. In these cases, an option commonly used by the companies is the usage of idle computing resources in their network, however the original distribution of Hadoop would show serious performance issues in these conditions. Thus, this study was aimed to improve Hadoop’s capacity of adapting to pervasive and shared environments, where the availability of resources will undergo variations during the execution. Therefore, context-awareness techniques were used in order to collect information about the available capacity in each worker node and distributed communication techniques were used to update this information on scheduler. The joint usage of both techniques aimed at minimizing and/or eliminating the overload that would happen on shared nodes, resulting in an improvement of up to 50% on performance in a shared cluster, when compared to the original distribution, and indicated that a simple solution can positively impact the scheduling, increasing the variety of environments where the use of Hadoop is possible. / Diversas alternativas têm sido empregadas para o processamento, em tempo hábil, da grande quantidade de dados que é gerada pelas aplicações atuais. Uma destas alternativas, o Apache Hadoop, combina processamento paralelo e distribuído com o paradigma MapReduce para fornecer um ambiente capaz de processar um grande volume de informações através de um modelo de programação simplificada. No entanto, o Apache Hadoop foi projetado para utilização em clusters dedicados e homogêneos, uma limitação que gera desafios para aqueles que desejam utilizá-lo sob outras circunstâncias. Muitas vezes um cluster dedicado pode ser inviável pelo custo de aquisição e a homogeneidade pode ser ameaçada devido à dificuldade de adquirir peças de reposição. Em muitos desses casos, uma opção encontrada pelas empresas é a utilização dos recursos computacionais ociosos em sua rede, porém a distribuição original do Hadoop apresentaria sérios problemas de desempenho nestas condições. Sendo assim, este estudo propôs melhorar a capacidade do Hadoop em adaptar-se a ambientes, pervasivos e compartilhados, onde a disponibilidade de recursos sofrerá variações no decorrer da execução. Para tanto, utilizaram-se técnicas de sensibilidade ao contexto para coletar informações sobre a capacidade disponível nos nós trabalhadores e técnicas de comunicação distribuída para atualizar estas informações no escalonador. A utilização conjunta dessas técnicas teve como objetivo a minimização e/ou eliminação da sobrecarga que seria causada em nós com compartilhamento, resultando em uma melhora de até 50% no desempenho em um cluster compartilhado, quando comparado com a distribuição original, e indicou que uma solução simples pode impactar positivamente o escalonamento, aumentando a variedade de ambientes onde a utilização do Hadoop é possível.

Um dos principais desafios de pesquisa na UbiComp consiste em fornecer mecanismos para a ciência de contexto que promovam o desenvolvimento de aplicações que reajam de acordo com a dinâmica do ambiente de interesse do usuário. Para manter o conhecimento a respeito desse ambiente, a área da UbiComp pressupõe a utilização de informações produzidas e disponibilizadas em diferentes localizações, o tempo todo. Nesse sentido, os recentes avanços na área da Internet das Coisas (IoT) têm proporcionado uma crescente disponibilidade de sensores conectados em rede, os quais são potenciais produtores de informações contextuais do ambiente para aplicações ubíquas. Com essa motivação, nessa tese é apresentado o COIOT, um middleware para Internet das Coisas concebido com o objetivo de gerenciar a coleta e o processamento das informações contextuais do ambiente físico, bem como a atuação remota sobre o mesmo. O COIOT foi idealizado considerando os trabalhos previamente desenvolvidos pelo grupo de pesquisa GPPD (Grupo de Processamento Paralelo e Distribuído) da UFRGS, particularmente o middleware EXEHDA (Execution Environment for Highly Distributed Applications). Na concepção do COIOT foi adotada uma abordagem distribuída de processamento de contexto que contempla tanto as premissas da IoT quanto as demandas das aplicações da UbiComp. A arquitetura proposta também contempla o gerenciamento de eventos distribuídos através de regras e triggers para tratar as mudanças de estados dos contextos de interesse. Além disso, a arquitetura proposta gerencia outros aspectos importantes nos cenários da IoT, como o tratamento da interoperabilidade, da heterogeneidade, apoio ao controle da escalabilidade e descoberta de recursos. As principais contribuições desta tese são: (i) a concepção de uma arquitetura para IoT capaz de realizar de forma distribuída tanto a coleta e processamento das informações contextuais, como a atuação remota no meio a fim de atender as aplicações da UbiComp e, (ii) a proposição de um modelo de processamento de eventos distribuídos adequado aos cenários da IoT. Para avaliar a arquitetura do COIOT foram realizados dois estudos de caso na área da agricultura. O primeiro estudo de caso foi desenvolvido em ambiente de produção a partir de demandas de pesquisadores da área da agricultura, particularmente da análise de sementes. Já o segundo estudo de caso teve como cenário de testes ambientes da viticultura de precisão. / One of the main research challenges in UbiComp is to provide mechanisms for context-aware to promote the development of applications that react according to the dynamics of user interest environment. To keep the knowledge of this environment, the area of UbiComp presupposes the use of information produced and made available in different locations, all the time. In this sense, the recent advances in the field of Internet of Things (IoT) have provided an increasing availability of sensors and actuators networked. These sensors are potential producers of contextual information. With this motivation, this thesis is presented the CoIoT, a middleware for Internet of Things (IoT) designed in order to manage the collect and processing of contextual information of the physical environment as well as remote actuation on it. The CoIoT was designed considering the work previously developed by the research group GPPD (Parallel Processing Group and distributed) of UFRGS, particularly middleware EXEHDA (Execution Environment for Highly Distributed Applications). In designing the CoIoT it was adopted a distributed approach of context processing that includes both the principles of IoT as the demands of the applications of UbiComp. The proposed architecture also includes rules based and triggers mechanisms to deal with events that characterize the changes of states of the contexts of interest. In addition, the proposed architecture manages other important aspects of IoT scenarios such as the treatment of interoperability, heterogeneity, support the control of scalability and resource discovery. Until now, the central contributions of this thesis include: (i) the design of an architecture for IoT able to perform distributed way both the collect and processing of contextual information, such as remote actuation in the environment in order to meet UbiComp applications and, (ii) the proposition of a distributed event processing model appropriate to the IoT scenarios. In order to evaluate the CoIoT architecture, two case studies were carried out in the area of agriculture. The first case study was developed in a production environment based on the demands of agricultural researchers, particularly seed analysis. On the other hand, the second case study was based on precision testing of viticulture environments.

A Educação Ubíqua, tema de pesquisa desta tese, tem como objetivo relacionar os aprendizes com o ambiente em seu entorno, formando uma rede virtual e real de pessoas, objetos e situações, auxiliando para uma aprendizagem contínua, contextualizada e significativa. A consciência do contexto do aprendiz constitui-se do elemento fundamental neste tipo de educação. A partir das pesquisas realizadas, concluiu-se que, atualmente, os ambientes virtuais de suporte à Educação Ubíqua possuem um contexto de atuação específico ou localizado, além de um ambiente computacional próprio. Desta forma, o problema de pesquisa desta tese consiste em identificar os elementos básicos necessários para auxiliar uma aprendizagem independente de lugar, de tempo, do contexto em que ela ocorre e do ambiente computacional de suporte. A partir desses aspectos, esta tese aborda a hipótese de que o desenvolvimento de um ambiente educacional ubíquo deve ser apoiado por mecanismos computacionais pró-ativos, providos por um ambiente de suporte à ubiqüidade, que possibilite perceber o contexto do aprendiz e o uso de diversas tecnologias de acesso. Cabe ao ambiente educacional adaptar os recursos disponíveis, levando em consideração a dinamicidade com que eles se alteram, de forma contínua e transparente, criando um ambiente propício para a aprendizagem. Desta forma, este trabalho propõe um modelo de Educação Ubíqua orientado à consciência do contexto do aprendiz denominado GlobalEdu. Neste, o aprendiz tem a possibilidade de aprender de forma contínua e integrada com o seu contexto. O GlobalEdu provê uma organização em camadas. A camada de Aplicação é representada por um Agente Pedagógico, cujo objetivo é auxiliar a interação do aprendiz no ambiente. A camada de Sistema consitui-se de um conjunto de módulos Educacionais e de Suporte, necessários para auxiliar no processo educacional do aprendiz no ambiente, manipulando o contexto do aprendiz, seu perfil e seus conteúdos, além de elementos que auxiliem a execução do agente e dos recursos que ele manipula. As principais contribuições dessa tese consistem em aprofundar os aspectos referentes à consciência do contexto do aprendiz, bem como a proposta e desenvolvimento do modelo e sua integração com ambientes de suporte à Computação Ubíqua. Além disso, a partir de uma ontologia para representação de contexto, o modelo permite o mapeamento de contextos diversos. A partir da avaliação do sistema, identificou-se a importância do ambiente educacional preocupar-se com os processos educacionais, enquanto o ambiente computacional suporta os elementos necessários para prover à consciência do contexto e os demais aspectos relacionados à ubiqüidade. / This research is about Ubiquitous Learning. The idea of ubiquitous learning is to create a network of devices, people and situation that allows learning experiences to play out. The learner’s context-aware is a fundamental element of this type of education. Thus, the ubiquitous learning environment supports omnipresense processes, learner autonomy and integration with learner’s surrounding environment. The current related works are oriented for specific contexts. We are investigating what subset of functionality is required for to provide learning can occur anywhere, anytime, with continued computing support and no-specific computational environment. Our hypothesis is that it is possible to develop ubiquitous learning environment using ubiquitous computing support, because this type of computing can provide the context aware characteristics and support several access technologies. With this, the learning environment provides continuous learning resources, creating a propitious environment for the learning. This work proposes a ubiquitous learning model addressed to learner’s context-aware called GlobalEdu. This model supports learning on ubiquitous computing environments. It is composed by Pedagogical Agent, Educational Services and Support Services. The Pedagogical Agent is an agent that runs in the device that the learner is using, assisting the educational process in the ubiquitous environment. It contains an interface to the Educational Services and provides a ubiquitous vision through ubiquitous environment. The Educational Services and Support Services provide the support to agent execution in the ubiquitous environment, through identification and adaptation of resources in agreement with the learner’s profile and learner’s context. The main contributions of this work are concentrated in the surrounding context of the learner. An ontology for context representation was proposed. Moreover, it was proposed a ubiquitous learning model and its integration with a ubiquitous environment. We concluded that the integration of learning environment and ubiquitous environment is important. The ubiquitous environment supports context information and others ubiquitous aspects while the learning environment is dedicated to the educational process.

A Computação Pervasiva tem sido tema de diversos trabalhos nos últimos anos. Essa emergente área de pesquisa propõe uma visão de futuro onde serviços computacionais são oferecidos para os usuários através de inúmeros dispositivos espalhados pelo ambiente. Os serviços são disponibilizados, tanto através da infraestrutura existente dos computadores ligados fisicamente à rede quanto através de dispositivos móveis. Esse espalhamento da computação deve acontecer de maneira natural e imperceptível ao usuário. Dados pessoais, programas e arquivos de dados poderão ser acessados de qualquer lugar em qualquer momento. O poder de processamento será um recurso do ambiente, acessado quando necessário, da mesma forma que é hoje a eletricidade. O usuário não precisará ter ciência de qual máquina realiza o processamento necessário às suas aplicações, contanto que o resultado esperado seja obtido. Acredita-se que essa realidade será atingida através da aliança entre áreas de pesquisa como a Computação em Grade, Computação Móvel e a Computação Consciente do Contexto. A Computação Consciente do Contexto busca enriquecer a comunicação entre os seres humanos e os dispositivos computacionais, tornando sua atuação mais eficaz. As aplicações conscientes do contexto conseguem perceber as modificações que ocorrem no ambiente e adaptar seu comportamento ao novo estado. Esse processo pode ser dividido em três etapas: monitoramento, reconhecimento de contexto e adaptação. Na etapa de monitoramento são coletadas, através de sensores, informações sobre o ambiente. Essas informações, entretanto, são geralmente, de baixo nível de abstração e, portanto, dificilmente usadas diretamente por aplicações. A etapa de reconhecimento de contexto relaciona os dados obtidos do ambiente e transforma-os para que possam ser úteis às aplicações no processo de escolha do comportamento mais adequado à cada circunstância, habilitando a etapa de adaptação a efetivar a transformação do comportamento da aplicação de acordo com a nova situação do ambiente. Este trabalho propõe um servidor de contexto chamado MultiS que tem como objetivo a resolução dos problemas relativos à etapa de reconhecimento de contexto: a produção de dado de contexto baseado em informações de diversos sensores e a capacidade de reagir a modificações no ambiente. Também é proposta uma linguagem para composição de dados do contexto chamada CD-XML utilizada pelas aplicações para descrever ao servidor de contexto os dados aos quais elas são sensíveis. / The Pervasive Computing has been studied on several papers in the last years. This emergent research area presents a vision of future where computational services will be available through uncountable devices scattered across the environment. This service network will be exposed to the users by both traditional wired computers and mobile devices. This distribution of the computing is going to happen smoothly and transparently to the users. Personal data, computer programs, and data files will be available anywhere, anytime. The processing power will be an environment resource and will be accessed whenever needed, in the same way which is the electricity nowadays. The users will no longer need to worry about where their program is being executed, as long as he gets the needed result. The ISAM group believes that this new reality will be achieved through the alliance of research areas such as Grid Computing, Mobile Computing and Context-Aware Computing. The Context-Aware Computing aims to enrich the communication between human being and computer devices. Context-aware applications are capable of recognize the changes on the environment and adapt its own behavior to the new context state. This process can be divided in tree steps: monitoring, context recognition and adaptation. On the monitoring layer, environment information is collected from sensors. Those sensors, however, usually return only low level information, which is hardly used by the applications on its original form. The context recognition layer processes the data acquired from the context and transforms into information aimed to be useful to the adaptation process. With that information the adaptation system can identify the correct behavior for the application on each different context situation. This dissertation propose a context server named MultiS, which target is to solve the problems related to context recognition layer: the production of new context data based on the information of several sensors and the capability of react to changes on the environment. It also presents a new programming language for composition of contextual information, named CD-XML. This language is used by the context-aware applications to communicate to the context server describing which information the application is sensible to.

abstract: Recommender systems are a type of information filtering system that suggests items that may be of interest to a user. Most information retrieval systems have an overwhelmingly large number of entries. Most users would experience information overload if they were forced to explore the full set of results. The goal of recommender systems is to overcome this limitation by predicting how users will value certain items and returning the items that should be of the highest interest to the user. Most recommender systems collect explicit user feedback, such as a rating, and attempt to optimize their model to this rating value. However, there is potential for a system to collect implicit user feedback, such as user purchases and clicks, to learn user preferences. Additionally with implicit user feedback, it is possible for the system to remember the context of user feedback in terms of which other items a user was considering when making their decisions. When considering implicit user feedback, only a subset of all evaluation techniques can be used. Currently, sufficient evaluation techniques for evaluating implicit user feedback do not exist. In this thesis, I introduce a new model for recommendation that borrows the idea of opportunity cost from economics. There are two variations of the model, one considering context and one that does not. Additionally, I propose a new evaluation measure that works specifically for the case of implicit user feedback. / Dissertation/Thesis / M.S. Computer Science 2012

abstract: Test cost has become a significant portion of device cost and a bottleneck in high volume manufacturing. Increasing integration density and shrinking feature sizes increased test time/cost and reduce observability. Test engineers have to put a tremendous effort in order to maintain test cost within an acceptable budget. Unfortunately, there is not a single straightforward solution to the problem. Products that are tested have several application domains and distinct customer profiles. Some products are required to operate for long periods of time while others are required to be low cost and optimized for low cost. Multitude of constraints and goals make it impossible to find a single solution that work for all cases. Hence, test development/optimization is typically design/circuit dependent and even process specific. Therefore, test optimization cannot be performed using a single test approach, but necessitates a diversity of approaches. This works aims at addressing test cost minimization and test quality improvement at various levels. In the first chapter of the work, we investigate pre-silicon strategies, such as design for test and pre-silicon statistical simulation optimization. In the second chapter, we investigate efficient post-silicon test strategies, such as adaptive test, adaptive multi-site test, outlier analysis, and process shift detection/tracking. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Electrical Engineering 2012

The cellular phone network has been increasing rapidly during the last years. For many people the mobile phone has become an every day gadget with a wide performance and functional range. The usage of technologies like GPRS, HSCSD, EDGE and UMTS as well as the bandwidth of networks and consequently the connectivity of the phones has also increased persistently. Coming along with that, three technologies, which are ubiquitous or pervasive computing, mobile and wireless networks and location-based technologies, are making rapid progress. The aim of this thesis is to offer an architecture for a location-based user interface in the intersection of the three technologies mentioned above. The system should work with a minimum of special hardware requirement. Not to overload the user with information, the user interface should be adaptable, context-aware and location-based. The context-data should remain extendible and adaptable.

A Educação Ubíqua, tema de pesquisa desta tese, tem como objetivo relacionar os aprendizes com o ambiente em seu entorno, formando uma rede virtual e real de pessoas, objetos e situações, auxiliando para uma aprendizagem contínua, contextualizada e significativa. A consciência do contexto do aprendiz constitui-se do elemento fundamental neste tipo de educação. A partir das pesquisas realizadas, concluiu-se que, atualmente, os ambientes virtuais de suporte à Educação Ubíqua possuem um contexto de atuação específico ou localizado, além de um ambiente computacional próprio. Desta forma, o problema de pesquisa desta tese consiste em identificar os elementos básicos necessários para auxiliar uma aprendizagem independente de lugar, de tempo, do contexto em que ela ocorre e do ambiente computacional de suporte. A partir desses aspectos, esta tese aborda a hipótese de que o desenvolvimento de um ambiente educacional ubíquo deve ser apoiado por mecanismos computacionais pró-ativos, providos por um ambiente de suporte à ubiqüidade, que possibilite perceber o contexto do aprendiz e o uso de diversas tecnologias de acesso. Cabe ao ambiente educacional adaptar os recursos disponíveis, levando em consideração a dinamicidade com que eles se alteram, de forma contínua e transparente, criando um ambiente propício para a aprendizagem. Desta forma, este trabalho propõe um modelo de Educação Ubíqua orientado à consciência do contexto do aprendiz denominado GlobalEdu. Neste, o aprendiz tem a possibilidade de aprender de forma contínua e integrada com o seu contexto. O GlobalEdu provê uma organização em camadas. A camada de Aplicação é representada por um Agente Pedagógico, cujo objetivo é auxiliar a interação do aprendiz no ambiente. A camada de Sistema consitui-se de um conjunto de módulos Educacionais e de Suporte, necessários para auxiliar no processo educacional do aprendiz no ambiente, manipulando o contexto do aprendiz, seu perfil e seus conteúdos, além de elementos que auxiliem a execução do agente e dos recursos que ele manipula. As principais contribuições dessa tese consistem em aprofundar os aspectos referentes à consciência do contexto do aprendiz, bem como a proposta e desenvolvimento do modelo e sua integração com ambientes de suporte à Computação Ubíqua. Além disso, a partir de uma ontologia para representação de contexto, o modelo permite o mapeamento de contextos diversos. A partir da avaliação do sistema, identificou-se a importância do ambiente educacional preocupar-se com os processos educacionais, enquanto o ambiente computacional suporta os elementos necessários para prover à consciência do contexto e os demais aspectos relacionados à ubiqüidade. / This research is about Ubiquitous Learning. The idea of ubiquitous learning is to create a network of devices, people and situation that allows learning experiences to play out. The learner’s context-aware is a fundamental element of this type of education. Thus, the ubiquitous learning environment supports omnipresense processes, learner autonomy and integration with learner’s surrounding environment. The current related works are oriented for specific contexts. We are investigating what subset of functionality is required for to provide learning can occur anywhere, anytime, with continued computing support and no-specific computational environment. Our hypothesis is that it is possible to develop ubiquitous learning environment using ubiquitous computing support, because this type of computing can provide the context aware characteristics and support several access technologies. With this, the learning environment provides continuous learning resources, creating a propitious environment for the learning. This work proposes a ubiquitous learning model addressed to learner’s context-aware called GlobalEdu. This model supports learning on ubiquitous computing environments. It is composed by Pedagogical Agent, Educational Services and Support Services. The Pedagogical Agent is an agent that runs in the device that the learner is using, assisting the educational process in the ubiquitous environment. It contains an interface to the Educational Services and provides a ubiquitous vision through ubiquitous environment. The Educational Services and Support Services provide the support to agent execution in the ubiquitous environment, through identification and adaptation of resources in agreement with the learner’s profile and learner’s context. The main contributions of this work are concentrated in the surrounding context of the learner. An ontology for context representation was proposed. Moreover, it was proposed a ubiquitous learning model and its integration with a ubiquitous environment. We concluded that the integration of learning environment and ubiquitous environment is important. The ubiquitous environment supports context information and others ubiquitous aspects while the learning environment is dedicated to the educational process.

A Computação Pervasiva tem sido tema de diversos trabalhos nos últimos anos. Essa emergente área de pesquisa propõe uma visão de futuro onde serviços computacionais são oferecidos para os usuários através de inúmeros dispositivos espalhados pelo ambiente. Os serviços são disponibilizados, tanto através da infraestrutura existente dos computadores ligados fisicamente à rede quanto através de dispositivos móveis. Esse espalhamento da computação deve acontecer de maneira natural e imperceptível ao usuário. Dados pessoais, programas e arquivos de dados poderão ser acessados de qualquer lugar em qualquer momento. O poder de processamento será um recurso do ambiente, acessado quando necessário, da mesma forma que é hoje a eletricidade. O usuário não precisará ter ciência de qual máquina realiza o processamento necessário às suas aplicações, contanto que o resultado esperado seja obtido. Acredita-se que essa realidade será atingida através da aliança entre áreas de pesquisa como a Computação em Grade, Computação Móvel e a Computação Consciente do Contexto. A Computação Consciente do Contexto busca enriquecer a comunicação entre os seres humanos e os dispositivos computacionais, tornando sua atuação mais eficaz. As aplicações conscientes do contexto conseguem perceber as modificações que ocorrem no ambiente e adaptar seu comportamento ao novo estado. Esse processo pode ser dividido em três etapas: monitoramento, reconhecimento de contexto e adaptação. Na etapa de monitoramento são coletadas, através de sensores, informações sobre o ambiente. Essas informações, entretanto, são geralmente, de baixo nível de abstração e, portanto, dificilmente usadas diretamente por aplicações. A etapa de reconhecimento de contexto relaciona os dados obtidos do ambiente e transforma-os para que possam ser úteis às aplicações no processo de escolha do comportamento mais adequado à cada circunstância, habilitando a etapa de adaptação a efetivar a transformação do comportamento da aplicação de acordo com a nova situação do ambiente. Este trabalho propõe um servidor de contexto chamado MultiS que tem como objetivo a resolução dos problemas relativos à etapa de reconhecimento de contexto: a produção de dado de contexto baseado em informações de diversos sensores e a capacidade de reagir a modificações no ambiente. Também é proposta uma linguagem para composição de dados do contexto chamada CD-XML utilizada pelas aplicações para descrever ao servidor de contexto os dados aos quais elas são sensíveis. / The Pervasive Computing has been studied on several papers in the last years. This emergent research area presents a vision of future where computational services will be available through uncountable devices scattered across the environment. This service network will be exposed to the users by both traditional wired computers and mobile devices. This distribution of the computing is going to happen smoothly and transparently to the users. Personal data, computer programs, and data files will be available anywhere, anytime. The processing power will be an environment resource and will be accessed whenever needed, in the same way which is the electricity nowadays. The users will no longer need to worry about where their program is being executed, as long as he gets the needed result. The ISAM group believes that this new reality will be achieved through the alliance of research areas such as Grid Computing, Mobile Computing and Context-Aware Computing. The Context-Aware Computing aims to enrich the communication between human being and computer devices. Context-aware applications are capable of recognize the changes on the environment and adapt its own behavior to the new context state. This process can be divided in tree steps: monitoring, context recognition and adaptation. On the monitoring layer, environment information is collected from sensors. Those sensors, however, usually return only low level information, which is hardly used by the applications on its original form. The context recognition layer processes the data acquired from the context and transforms into information aimed to be useful to the adaptation process. With that information the adaptation system can identify the correct behavior for the application on each different context situation. This dissertation propose a context server named MultiS, which target is to solve the problems related to context recognition layer: the production of new context data based on the information of several sensors and the capability of react to changes on the environment. It also presents a new programming language for composition of contextual information, named CD-XML. This language is used by the context-aware applications to communicate to the context server describing which information the application is sensible to.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-09-06T17:39:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DissertacaoDeMestrado-IrineuMoura-imlm2.pdf: 1240260 bytes, checksum: 4bbaf8839fa3d5be7fca586e1f290f68 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-06T17:39:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DissertacaoDeMestrado-IrineuMoura-imlm2.pdf: 1240260 bytes, checksum: 4bbaf8839fa3d5be7fca586e1f290f68 (MD5) Previous issue date: 2015-08-24 / Energy consumption has been gaining traction as yet another major concern that mainstream software developers must be aware of. It used to be mainly the focus of hardware designers and low level software developers, e.g., device driver developers. Nowadays, however, mostly due to the ubiquity of battery-powered devices, any developer in the software stack must be prepared to deal with this concern. Thus, to be able to properly assist them and to provide guidance in future research it is crucial to understand how they have been handling this matter. This thesis aims to aid in this regard by exploring a set of software changes, i.e., commits, to obtain insights into actual solutions implemented by open source developers when dealing with energy consumption. We use as our main data source GITHUB, a source code hosting platform for collaborative development, and extract a sample of the available commits across several different projects. From this sample, we manually curate a set of energy-aware commits, that is, any commit that refers to a source code change where developers intentionally modify, or aim to modify, the energy consumption (or power dissipation) of a system or make it easier for other developers or end users to do so. We then apply a qualitative research method to extract recurring patterns of information and to group the commits that intend to save energy into categories. A small survey was also conducted to assess the quality of our analysis and to further expand our understanding of the changes. During our analysis we also cover different aspects of the commits. We observe that the majority of the changes (~47%) still target lower levels of the software stack, i.e., kernels, drivers and OS-related services, while application level changes encompass ~34% of them. We notice that developers may not always be certain of the energy consumption impact of their changes before actually performing them, among our dataset we identify several instances (~12%) of commits where developers show signs of uncertainty towards their change’s effectiveness. We also highlight the possible software quality attributes that may be favored over energy efficiency. Notably, we spot a few instances of commits where developers performed a change that would negatively impact the energy consumption of the system in order to fix a bug. It is also worth noting, we draw attention to a specific group of changes which we call "energy-aware interfaces". They add tuning knobs that can be used by developers or end users to control the energy consumption of an underlying component. / O controle do consumo de energia tem ganhado cada vez mais atenção como outro tipo de interesse ao qual desenvolvedores de software devem estar atentos. Antes esse tipo de preocupação era principalmente o foco de designers de hardware e desenvolvedores de baixonível, como por exemplo, desenvolvedores de drivers de dispositivos. Entretanto, devido à ubiquidade de dispositivos dependentes de bateria, qualquer desenvolvedor deve estar preparado para enfrentar essa questão. Logo, entender como eles estão lidando com o consumo de energia é crucial para estarmos aptos a auxiliá-los e para prover uma direção adequada para pesquisas futuras. Com o intuito de ajudar nesse sentido, essa tese explora um conjunto de mudanças de software, isto é, commits, para entender melhor sobre os tipos de soluções que são implementadas de fato por desenvolvedores de código aberto quando os mesmos devem lidar com o consumo de energia. Nós utilizamos o GITHUB como nossa principal fonte de dados, uma plataforma de hospedagem de código fonte para o desenvolvimento colaborativo de projetos de software, e extraímos uma amostra dos commits disponíveis entre vários projetos diferentes. Dessa amostra, nós manualmente selecionamos um conjunto de commits "energy-aware", isto é, qualquer commit que se refere a uma modificação de código onde o desenvolvedor propositalmente modifica, ou intenciona modificar, o consumo de energia (ou a dissipação de potência) de um sistema ou torna mais fácil para que outros desenvolvedores ou usuários finais possam fazê-lo. Nós então aplicamos sobre esses commits um método de análise qualitativa para extrair padrões recorrentes de informação e para agrupar os commits que intencionam reduzir o consumo energético em categorias. Uma pequena pesquisa também foi realizada com os autores dos commits para avaliar a qualidade da nossa análise e para expandir nosso entendimento sobre as modificações. Nós também consideramos diferentes aspectos dos commits durante a análise. Observamos que a maioria das modificações (~47%) ainda se aplicam às mais baixas camadas de software, isto é, kernels e drivers, enquanto que mudanças a nível de aplicação compreendem ~34% do nosso conjunto de dados. Nós notamos que os desenvolvedores nem sempre estão seguros do impacto de suas modificações no consumo de energia antes de realizá-las, em nosso conjunto de dados identificamos várias instâncias de modificações (~12%) em que os desenvolvedores demonstram sinais de incerteza em relação à eficácia de suas mudanças. Também apontamos alguns dos possíveis atributos de qualidade de software que são favorecidos em detrimento do consumo de energia. Entre essas, destacamos alguns commits onde os desenvolvedores realizaram uma modificação que impactaria negativamente no consumo de energia com o intuito de consertar algum problema existente no software. Também achamos interessante ressaltar um grupo específico de modificações que chamamos de “interfaces energy-aware”. Elas adicionam controles no software em questão que possibilitam outros desenvolvedores ou usuários finais a ajustar o consumo de energia de algum componente subjacente.