Este trabalho apresenta uma proposta de infra-estrutura de software sensível ao contexto para a computação ubíqua (ubicomp) denominada Continuum. A área de ubicomp, também chamada de computação pervasiva, pressupõe uma forte integração com o mundo real, com foco no usuário e na manutenção de alta transparência. Para o desenvolvimento de aplicativos nesse cenário, é necessária uma infra-estrutura de software adequada. A infra-estrutura projetada é baseada no padrão da arquitetura orientada a serviços (service-oriented architecture ou SOA), fazendo uso de framework e middleware, e empregando uma redefinição da semântica siga-me. Nessa visão redefinida, os usuários podem ir para qualquer lugar carregando os dados e os aplicativos que desejam, os quais podem ser usados de forma imperceptível e integrada com o mundo real (seamless integration). O foco particular desse trabalho é sensibilidade ao contexto: a percepção de características relacionadas aos usuários e ao entorno. No trabalho são considerados os recursos disponíveis no ambiente e é mantida a história dos dados de contexto. Além disso, é proposta a representação do contexto para promover raciocínio e compartilhamento de conhecimento, empregando uma ontologia. Dessa forma, contexto é representado de uma maneira formal e bastante expressiva, diferente de muitas soluções existentes hoje em dia que ainda usam modelos de representação ad hoc. Esta tese está então na interseção destas três áreas principais: infra-estrutura de software para ubicomp, sensibilidade ao contexto e ontologias. No desenvolvimento desta tese, também examina-se o campo da computação ubíqua, e sugere-se um modelo de arquitetura geral que enfrente esses desafios fundamentais. Baseado nos requisitos estabelecidos para esse modelo, propõe-se um conjunto de serviços para o Continuum. Os serviços são projetados considerando o trabalho previamente desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa, mais especificamente o projeto ISAM, e particularmente o middleware EXEHDA. A proposta estende esses projetos, adicionando aspectos que não haviam sido considerados no momento do seu desenvolvimento. Particularmente, o suporte a sensibilidade de contexto é melhorado com a proposta de uma ontologia para a formalização da informação de contexto. Algumas análises, usando a metodologia de estudo de caso, foram conduzidas para apreciar as principais proposições da tese. Baseado nessas avaliações, foram apresentadas algumas lições aprendidas e traçada a conclusão do trabalho. Como resultado, Continuum é uma infra-estrutura de software que endereça muitos aspectos da computação ubíqua, integrando imperceptivelmente diferentes desafios. / The present work is a proposal of a context-aware software infrastructure for ubiquitous computing (ubicomp) named Continuum. The ubicomp area, also called pervasive computing, presupposes a strong integration with the real world, with focus on the user and on keeping high transparency. For the development of applications in this scenario, we need an adequate software infrastructure. The infrastructure designed in this work is based on service-oriented architecture (SOA), making use of framework and middleware, and employing a redefinition of follow-me semantics. In this redefined vision, users can go anywhere carrying the data and application they want, which they can use in a seamlessly integrated fashion with the real world. The specific focus of our work is context awareness: the perception of characteristics related to users and surroundings. We consider the resources available in the environment and keep a history of context data. Furthermore, we propose the representation of context to promote reasoning and knowledge sharing, using ontology. In this way, context is represented in a considerably expressive, formal approach, different from many solutions that exist today, which still use ad hoc representations models. Our work is then at the intersection of these three main areas: software infrastructures for ubicomp, context awareness, and ontologies. In the development of this thesis, we also survey the field of ubiquitous computing, suggesting a general architectural model to deal with its fundamental challenges. Based on the established requirements for this model, we propose a set of services for Continuum. The services are designed considering the previous works developed by our research group, namely ISAM (Infra-estrutura de Suporte às Aplicações Móveis – Mobile Applications Support Infrastructure), and particularly the middleware EXEHDA (Execution Environment for Highly Distributed Applications). We further extend these projects, by adding aspects to them that had not been considered at the time of their development. Particularly, we improve context awareness support, proposing an ontology for the formalization of context information. We have conducted some analysis, using case study methodology, to evaluate the main propositions of our work. Based on these assessments, we present lessons learned and draw the conclusion of our work. As a result, Continuum is a software infrastructure that addresses many aspects of ubiquitous computing, seamlessly integrating many different challenges.

Este trabalho apresenta uma proposta de infra-estrutura de software sensível ao contexto para a computação ubíqua (ubicomp) denominada Continuum. A área de ubicomp, também chamada de computação pervasiva, pressupõe uma forte integração com o mundo real, com foco no usuário e na manutenção de alta transparência. Para o desenvolvimento de aplicativos nesse cenário, é necessária uma infra-estrutura de software adequada. A infra-estrutura projetada é baseada no padrão da arquitetura orientada a serviços (service-oriented architecture ou SOA), fazendo uso de framework e middleware, e empregando uma redefinição da semântica siga-me. Nessa visão redefinida, os usuários podem ir para qualquer lugar carregando os dados e os aplicativos que desejam, os quais podem ser usados de forma imperceptível e integrada com o mundo real (seamless integration). O foco particular desse trabalho é sensibilidade ao contexto: a percepção de características relacionadas aos usuários e ao entorno. No trabalho são considerados os recursos disponíveis no ambiente e é mantida a história dos dados de contexto. Além disso, é proposta a representação do contexto para promover raciocínio e compartilhamento de conhecimento, empregando uma ontologia. Dessa forma, contexto é representado de uma maneira formal e bastante expressiva, diferente de muitas soluções existentes hoje em dia que ainda usam modelos de representação ad hoc. Esta tese está então na interseção destas três áreas principais: infra-estrutura de software para ubicomp, sensibilidade ao contexto e ontologias. No desenvolvimento desta tese, também examina-se o campo da computação ubíqua, e sugere-se um modelo de arquitetura geral que enfrente esses desafios fundamentais. Baseado nos requisitos estabelecidos para esse modelo, propõe-se um conjunto de serviços para o Continuum. Os serviços são projetados considerando o trabalho previamente desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa, mais especificamente o projeto ISAM, e particularmente o middleware EXEHDA. A proposta estende esses projetos, adicionando aspectos que não haviam sido considerados no momento do seu desenvolvimento. Particularmente, o suporte a sensibilidade de contexto é melhorado com a proposta de uma ontologia para a formalização da informação de contexto. Algumas análises, usando a metodologia de estudo de caso, foram conduzidas para apreciar as principais proposições da tese. Baseado nessas avaliações, foram apresentadas algumas lições aprendidas e traçada a conclusão do trabalho. Como resultado, Continuum é uma infra-estrutura de software que endereça muitos aspectos da computação ubíqua, integrando imperceptivelmente diferentes desafios. / The present work is a proposal of a context-aware software infrastructure for ubiquitous computing (ubicomp) named Continuum. The ubicomp area, also called pervasive computing, presupposes a strong integration with the real world, with focus on the user and on keeping high transparency. For the development of applications in this scenario, we need an adequate software infrastructure. The infrastructure designed in this work is based on service-oriented architecture (SOA), making use of framework and middleware, and employing a redefinition of follow-me semantics. In this redefined vision, users can go anywhere carrying the data and application they want, which they can use in a seamlessly integrated fashion with the real world. The specific focus of our work is context awareness: the perception of characteristics related to users and surroundings. We consider the resources available in the environment and keep a history of context data. Furthermore, we propose the representation of context to promote reasoning and knowledge sharing, using ontology. In this way, context is represented in a considerably expressive, formal approach, different from many solutions that exist today, which still use ad hoc representations models. Our work is then at the intersection of these three main areas: software infrastructures for ubicomp, context awareness, and ontologies. In the development of this thesis, we also survey the field of ubiquitous computing, suggesting a general architectural model to deal with its fundamental challenges. Based on the established requirements for this model, we propose a set of services for Continuum. The services are designed considering the previous works developed by our research group, namely ISAM (Infra-estrutura de Suporte às Aplicações Móveis – Mobile Applications Support Infrastructure), and particularly the middleware EXEHDA (Execution Environment for Highly Distributed Applications). We further extend these projects, by adding aspects to them that had not been considered at the time of their development. Particularly, we improve context awareness support, proposing an ontology for the formalization of context information. We have conducted some analysis, using case study methodology, to evaluate the main propositions of our work. Based on these assessments, we present lessons learned and draw the conclusion of our work. As a result, Continuum is a software infrastructure that addresses many aspects of ubiquitous computing, seamlessly integrating many different challenges.

A computação em grid (ou computação em grade) emergiu como uma área de pesquisa importante por permitir o compartilhamento de recursos computacionais geograficamente distribuídos entre vários usuários. Contudo, a heterogeneidade e a dinâmica do comportamento dos recursos em ambientes de grid tornam complexos o desenvolvimento e a execução de aplicações. OurGrid é uma plataforma de software que procura contornar estas dificuldades: além de permitir a execução de aplicações distribuídas em ambientes de computação em grid, oferece e gerencia um esquema de troca de favores entre usuários. Neste esquema, instituições (ou usuários) que possuam recursos ociosos podem oferecê-los a outros que deles necessitem. Quanto mais um domínio oferecer recursos ao grid, mais será favorecido quando precisar, ou seja, terá prioridade mais alta quando requisitar máquinas ao grid. O software MyGrid é o principal componente do OurGrid. É através dele que o usuário interage com o grid, submetendo e gerenciando suas aplicações. No modelo de execução do MyGrid, as tarefas são lançadas por um nó central que coordena todo o escalonamento de tarefas que serão executadas no grid. Este nó apresenta uma fragilidade caracterizada na literatura como "ponto único de falhas", pois seu colapso faz com que os resultados do processamento corrente sejam perdidos. Isto pode significar horas ou, até mesmo, dias de processamento perdido, dependendo das aplicações. Visando suprir esta deficiência, este trabalho descreve o funcionamento e a implementação de um mecanismo de checkpointing (ou salvamento de estado), usado como base para a recuperação por retorno, que permite ao sistema voltar a um estado consistente, minimizando a perda de dados, após uma falha no nó central do MyGrid. Assim, ele salva, de forma estável, o estado da aplicação (estruturas de dados e informações de controle imprescindíveis) capaz de restaurar o sistema após o colapso, oferecendo uma alternativa à sua característica de ponto único de falhas. Os checkpoints são obtidos e salvos a cada mudança de estado do escalonador de tarefas do nó central. A eficiência do mecanismo de recuperação é comprovada através de experimentos que exercitam este mecanismo em cenários com diferentes características, visando validar e avaliar o impacto real no desempenho do MyGrid. / The grid computing has emerged as an important research area because it allows sharing geographically distributed computing resources among several users. However, resources in a grid are highly heterogeneous and dynamic, turning complex the development and the execution of applications. OurGrid is a software platform that intends to reduce these difficulties. Besides allowing the execution of distributed applications in grid environments, it offers and gives support to an exchange of favors between users. In this way, institutions (or users) that have idle resources can offer them to other users. The more resources a domain offers to the grid, the more it will be favored when in need. It will have higher priority when requesting machines to grid. MyGrid software is the main component of OurGrid: it constitutes the interface for user interaction as well as application submission and management. In the execution model of MyGrid, tasks are launched by a central node (home-machine), which manages the scheduling of tasks to be executed in the grid. This node constitutes a "single point of failure", because its crash causes the loss of results of the previous processing. Depending on the particular applications, this loss can be the result of hours or days of processing time. This dissertation aims to reduce the consequences of this problem offering an alternative to the single point of failure: here is proposed and implemented a checkpointing mechanism, used as basis for the rollback recovery. Checkpoints are taken synchronously with the state changes of the scheduler on the central node. After a failure affecting the home-machine of MyGrid, the system recovers information on the state of the application (data structures and essential control information) and results of previous computation, saved in stable storage, minimizing the loss of data. The efficiency of the recovery mechanism and its impact over MyGrid are evaluated through experiments that exercise this mechanism in scenarios with different characteristics.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia e Gestão do Conhecimento, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:32:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274998.pdf: 4593621 bytes, checksum: 093a7d05def52ccba544ee029a69c20c (MD5) / A evolução da tecnologia de computação móvel e a crescente informatização em ambientes hospitalares viabilizam o uso de dispositivos portáteis para apoiar as atividades de profissionais que atuam em emergência médica. O ambiente de emergência é caracterizado pela mobilidade e atendimentos que podem ocorrer em situações bastante adversas como tumultos, locais de risco, mau tempo e com recursos escassos. Todos os pacientes, que se encontram em situação risco, devem ser atendidos e tratados da mesma maneira, seguindo os padrões de atendimento determinados pelas organizações de saúde. Adicionalmente, limitações tecnológicas podem dificultar a comunicação e o acesso à informação para tomada de decisão clínica. O processo de assistência médica emergencial é intensivo em conhecimento. Parte deste conhecimento é declarado quando especialistas executam consultas em bases de conhecimento, utilizando seus dispositivos portáteis. Capturar conhecimento neste ambiente complexo sem introduzir alterações na rotina de atendimento é um desafio. Esta pesquisa tem como objetivo principal apresentar um modelo diferenciado de recuperação de documentos para apoiar a decisão clínica com a utilização de dispositivos móveis. Desta forma, qualquer terminologia informal no domínio é extraída sem interferir no fluxo de trabalho dos profissionais em urgências e emergências médicas. O modelo proposto contribui com o desenvolvimento de terminologia para indexação e recuperação da informação em bases de conhecimento. Um cache baseado na semântica das consultas é proposto para auxiliar na extração de conhecimento e tratar limitações tecnológicas. Para testar a viabilidade do modelo proposto, foi desenvolvido um protótipo que foi projetado para funcionamento em um dispositivo portátil. Simulações de estudos de casos, utilizando o protótipo, indicam que o objetivo foi alcançado com sucesso. Adicionalmente, observaram-se contribuições interessantes para aplicações em ambiente de emergência médica como a redução do tempo de resposta de consultas, do consumo de bateria e o aumento da disponibilidade de informação em momentos de desconexão.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T06:40:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296396.pdf: 2488598 bytes, checksum: a4e9ea14f66e78119ba209f21d328a30 (MD5) / As grades computacionais são amplamente utilizadas para a resolução de problemas que demandam um grande poder computacional. Os dispositivos móveis, por apresentarem cada vez mais recursos e maior capacidade de processamento, têm sido utilizados em ambientes de grades. Com o crescente acesso a tais ambientes, a qualquer momento e localização, deseja-se que o usuário tenha o mínimo conhecimento sobre o ambiente, preocupando-se apenas com as características de sua aplicação. Nesses ambientes, em caso de indisponibilidade de recursos que atendam às requisições, as aplicações são colocadas em filas, não ocorrendo garantias de execução. A reserva antecipada de recursos, nesse contexto, é um mecanismo importante, pois permite um melhor planejamento de uso da grade, garantindo um maior aproveitamento na utilização dos recursos. Através deste mecanismo, um usuário pode requisitar um futuro uso de recursos, a fim de garantir maiores níveis de QoS e de QoE. Nesta dissertação é apresentada uma arquitetura para reserva antecipada de recursos, considerando as características da aplicação como fator determinante para a reserva. Especificamente, a abordagem proposta visa melhorar a qualidade das reservas, procurando o melhor nível de adequação dos recursos com base nas particularidades requisitadas pelo usuário. Assim, as reservas realizadas, além de garantirem uma QoS, buscam melhorar o desempenho durante a execução das tarefas. A arquitetura proposta ainda apresenta uma interface móvel de acesso para os usuários interagirem através de dispositivos móveis. Nos experimentos realizados, a arquitetura, quando comparada com outras abordagens, mostrou ser eficiente. Realizou uma boa distribuição das reservas, alcançando uma maior eficiência computacional e garantindo um bom desempenho das aplicações executadas nos recursos previamente reservados. / Grid computing is widely used to solve problems that require high computing power. Mobile devices have been used in grid environments due to their increasing number of resources and growing processing power. The increasing accesses to these environments at anytime and anywhere requires the least knowledge from the user who only has to worry about the characteristics of his application in the grid environment. In such environments, in case of unavailability of resources to meet the requests, applications are placed in queues without executions guarantees. In this context, advanced reservation is an important mechanism that enables better planning use of the grid by ensuring a better use of its resources. Through this mechanism, a user can request a future use of resources in order to ensure higher levels of QoS and QoE. This dissertation presents an architecture for advanced resource reservation that considers the application characteristics as the major factor for the reservations. Specifically, the proposed approach aims to improve the reservation quality, seeking the highest levels of adequacy of resources based on specifics user requirements. Besides ensuring QoS, the performed reservations also aims to improve performance during a job execution. The proposed architecture also presents a mobile access interface for users to interact with the grid through mobile devices. In the experiments, the architecture has shown to be efficient when compared with other approaches. Our approach performed a good distribution of reserves, achieving greater computational efficiency by ensuring a good performance of applications running on the resources reserved in advance.

BARROS FILHO, Edgar Marçal de. VirTraM: Um framework para o desenvolvimento de treinamentos utilizando realidade virtual em dispositivos móveis. 2005. 128 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Computação, Fortaleza-CE, 2005. / Submitted by guaracy araujo (guaraa3355@gmail.com) on 2016-06-21T18:39:17Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_embarrosfilho.pdf: 3276002 bytes, checksum: 2b2dbb6a90a6ac8caa9e68bbf12dcbc7 (MD5) / Approved for entry into archive by guaracy araujo (guaraa3355@gmail.com) on 2016-06-21T18:40:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_embarrosfilho.pdf: 3276002 bytes, checksum: 2b2dbb6a90a6ac8caa9e68bbf12dcbc7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-21T18:40:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_embarrosfilho.pdf: 3276002 bytes, checksum: 2b2dbb6a90a6ac8caa9e68bbf12dcbc7 (MD5) Previous issue date: 2005 / Mobile computing has emerged as an innovative technology for education. For example, a new terminology, called Mobile Learning or m-Learning, has been introduced to designate the use, in a transparent way and with a high mobility degree, of devices with wireless communication, as part of a model of integrated learning, On the other hand, education can be also seen as a process of exploration, discovery and construction of knowledge, using three-dimensional environments. However, different challenges are faced when designing educational applications for mobile devices with three-dimensional resources, such as: How to produce a 3D scenario together with images and information in the reduced screens of cellular phones? How to make possible efficient ways of interaction? How to overcome the limitation of memory and processing of the mobile devices? In this master's thesis, a framework for the development of educational applications with virtual reality resources in mobile devices is introduced, called VirTraM. This framework facilitates the development of such applications, allowing a programmer to work with little elements, abstracting the implementation details and emphasing the aspects concerning the training. For the validation of VirTraM, two case studies have been developed. These case studies demonstrate such characteristics as interaction, usability and portability, besides making possible the integration of mobile computing and virtual reality technologies. An application, constructed from VirTraM, offers to the user an innovative and interactive tool to help with complementary information at the moment and place where his necessary. Amongst the benefits of the applications based on VirTraM, the following are distinguished: to support and to motivate the learning; to improve the understanding on definitive objects; to allow the simulation and analysis of experiences in the field; to make possible the demonstration of the equipment execution; and to provide ways for the development of innovative methods of education and training. / A computação móvel tem se destacado na área educacional como uma tecnologia inovadora. O termo Mobile Learning ou m-Learning tem sido empregado para tratar da utilização de dispositivos de comunicação sem fio, de forma transparente e com alto grau de mobilidade, como parte de um modelo de aprendizado integrado. Educação pode ser vista como um processo de exploração, descoberta e construção de conhecimento, através de ambientes tridimensionais. Quando são projetadas aplicações educacionais para dispositivos móveis com recursos tridimensionais, uma série de questões desafiadoras emergem: Como produzir um cenário 3D motivador, juntamente com imagens e informações nas reduzidas telas dos telefones celulares? Como possibilitar formas de interação eficientes? Como contornar a limitação de memória e processamento dos dispositivos móveis? Nesta dissertação, é apresentado um framework para construção de aplicações educacionais em dispositivos móveis com recursos de realidade virtual: o VirTraM. Este framework facilita o desenvolvimento de aplicações, ao permitir que o programador trabalhe com menos elementos e abstraia-se dos detalhes de implementação para concentrar-se nos aspectos relacionados ao treinamento. Para a validação do VirTraM, foram desenvolvidos dois estudos de caso que demonstram características como interatividade, usabilidade e portabilidade, além de possibilitar uma experimentação da integração das tecnologias de computação móvel e realidade virtual. Uma aplicação, construída a partir do VirTraM, fornece ao usuário uma ferramenta inovadora e interativa para auxiliá-lo com informações complementares no momento e no local em que ele precisar. Dentre os benefícios das aplicações baseadas no VirTraM destacam-se: apoiar e motivar o aprendizado; melhorar a compreensão sobre determinados objetos; permitir a simulação e a análise de experiências em campo; possibilitar a demonstração do funcionamento de equipamentos; e fornecer meios para o desenvolvimento de métodos inovadores de ensino e de treinamento.

BARROS FILHO, Edgar Marçal de. VirTraM: Um framework para o desenvolvimento de treinamentos utilizando realidade virtual em dispositivos móveis. 2005. 127 f. Dissertação (Mestrado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2005. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-11T13:28:57Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_embarrosfilho.pdf: 3276002 bytes, checksum: 2b2dbb6a90a6ac8caa9e68bbf12dcbc7 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-15T13:26:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_embarrosfilho.pdf: 3276002 bytes, checksum: 2b2dbb6a90a6ac8caa9e68bbf12dcbc7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-15T13:26:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_embarrosfilho.pdf: 3276002 bytes, checksum: 2b2dbb6a90a6ac8caa9e68bbf12dcbc7 (MD5) Previous issue date: 2005 / Mobile computing has emerged as an innovative technology for education. For example, a new terminology, called Mobile Learning or m-Learning, has been introduced to designate the use, in a transparent way and with a high mobility degree, of devices with wireless communication, as part of a model of integrated learning, On the other hand, education can be also seen as a process of exploration, discovery and construction of knowledge, using three-dimensional environments. However, different challenges are faced when designing educational applications for mobile devices with three-dimensional resources, such as: How to produce a 3D scenario together with images and information in the reduced screens of cellular phones? How to make possible efficient ways of interaction? How to overcome the limitation of memory and processing of the mobile devices? In this master's thesis, a framework for the development of educational applications with virtual reality resources in mobile devices is introduced, called VirTraM. This framework facilitates the development of such applications, allowing a programmer to work with little elements, abstracting the implementation details and emphasing the aspects concerning the training. For the validation of VirTraM, two case studies have been developed. These case studies demonstrate such characteristics as interaction, usability and portability, besides making possible the integration of mobile computing and virtual reality technologies. An application, constructed from VirTraM, offers to the user an innovative and interactive tool to help with complementary information at the moment and place where his necessary. Amongst the benefits of the applications based on VirTraM, the following are distinguished: to support and to motivate the learning; to improve the understanding on definitive objects; to allow the simulation and analysis of experiences in the field; to make possible the demonstration of the equipment execution; and to provide ways for the development of innovative methods of education and training. / A computação móvel tem se destacado na área educacional como uma tecnologia inovadora. O termo Mobile Learning ou m-Learning tem sido empregado para tratar da utilização de dispositivos de comunicação sem fio, de forma transparente e com alto grau de mobilidade, como parte de um modelo de aprendizado integrado. Educação pode ser vista como um processo de exploração, descoberta e construção de conhecimento, através de ambientes tridimensionais. Quando são projetadas aplicações educacionais para dispositivos móveis com recursos tridimensionais, uma série de questões desafiadoras emergem: Como produzir um cenário 3D motivador, juntamente com imagens e informações nas reduzidas telas dos telefones celulares? Como possibilitar formas de interação eficientes? Como contornar a limitação de memória e processamento dos dispositivos móveis? Nesta dissertação, é apresentado um framework para construção de aplicações educacionais em dispositivos móveis com recursos de realidade virtual: o VirTraM. Este framework facilita o desenvolvimento de aplicações, ao permitir que o programador trabalhe com menos elementos e abstraia-se dos detalhes de implementação para concentrar-se nos aspectos relacionados ao treinamento. Para a validação do VirTraM, foram desenvolvidos dois estudos de caso que demonstram características como interatividade, usabilidade e portabilidade, além de possibilitar uma experimentação da integração das tecnologias de computação móvel e realidade virtual. Uma aplicação, construída a partir do VirTraM, fornece ao usuário uma ferramenta inovadora e interativa para auxiliá-lo com informações complementares no momento e no local em que ele precisar. Dentre os benefícios das aplicações baseadas no VirTraM destacam-se: apoiar e motivar o aprendizado; melhorar a compreensão sobre determinados objetos; permitir a simulação e a análise de experiências em campo; possibilitar a demonstração do funcionamento de equipamentos; e fornecer meios para o desenvolvimento de métodos inovadores de ensino e de treinamento.

MARINHO, Fabiana Gomes. PRECISE - Um processo de verificação formal para modelos de características de aplicações móveis e sensíveis ao contexto. 2012. 181 f. Tese (Doutorado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-12T19:42:02Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_fgmarinho.pdf: 5103390 bytes, checksum: dd5da728cc7af5f3e122c8c7afaf49aa (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-25T11:39:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_fgmarinho.pdf: 5103390 bytes, checksum: dd5da728cc7af5f3e122c8c7afaf49aa (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T11:39:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_fgmarinho.pdf: 5103390 bytes, checksum: dd5da728cc7af5f3e122c8c7afaf49aa (MD5) Previous issue date: 2012 / SPLc have been used to develop different types of applications, including the ones that run on mobile devices and are able to adapt when the context elements in which they are located change. These applications can change due to variations in their execution environment and inconsistent adaptations can occur, compromising the expected behavior. Then there is a need for creating a verification process to check the correctness and consistency of these SPLs as well as to check the correctness of both derived products and adapted products from these SPLs. Thus, this work proposes PRECISE - A Formal Verification Process for Feature Models of Mobile and Context-Aware Applications. PRECISE helps to identify defects in the variability modeling of an SPL for mobile and context-aware applications, minimizing problems that can take place during the execution of products generated from this SPL. It is worth noting that PRECISE is defined based on a formal specification and a set of well-formedness properties developed using First-Order Logic, which are prerequisites for the achievement of an unambiguous variability modeling. To evaluate PRECISE, a validation is performed from the formal specification and well-formedness properties defined in the process. This validation intends to show that PRECISE is able to identify defects, anomalies and inconsistencies in a variability model of an SPL for mobile and context-aware applications. In this validation, five different techniques are used: UML Profile, OCL, Propositional Logic, Prolog and Simulation. While minimizing the defects and inconsistencies in the variability models of an SPL, PRECISE still benefits from the generality and flexibility intrinsic to the formal notation used in its specification. / As LPSs, além do seu uso em aplicações tradicionais, têm sido utilizadas no desenvolvimento de aplicações que executam em dispositivos móveis e são capazes de se adaptarem sempre que mudarem os elementos do contexto em que estão inseridas. Essas aplicações, ao sofrerem alterações devido a mudanças no seu ambiente de execução, podem sofrer adaptações inconsistentes e, consequentemente, comprometer o comportamento esperado. Por esse motivo, é essencial a criação de um processo de verificação que consiga checar a corretude e a consistência dessas LPSS, bem como checar a corretude tanto dos produtos derivados como dos produtos adaptados dessas LPSs. Sendo assim, nesta tese de doutorado é proposto o PRECISE - um Processo de Verificação Formal para Modelos de Características de Aplicações Móveis e Sensíveis ao Contexto. O PRECISE auxilia na identificação de defeitos na modelagem da variabilidade de uma LPS para aplicações móveis e sensíveis ao contexto e, assim, minimiza problemas que ocorreriam durante a execução dos produtos gerados a partir dessa LPS. É importante ressaltar que o PRECISE é definido com base em uma especificação formal e em um conjunto de propriedades de boa formação elaborados usando Lógica de Primeira Ordem. Essa especificação é um pré-requisito para a realização de uma modelagem da variabilidade sem ambiguidades. Para avaliar o PRECISE, uma validação é realizada a partir da especificação formal e das propriedades de boa formação definidas no processo. Essa validação tem como objetivo mostrar que o PRECISE consegue identificar defeitos, anomalias e inconsistências existentes em um modelo de variabilidades de uma LPS para aplicações móveis e sensíveis ao contexto. Nessa validação, cinco técnicas diferentes são utilizadas: Perfil UML, OCL, Lógica Proposicional, Prolog e Simulação. Além de minimizar os defeitos e inconsistências dos modelos de variabilidades das LPSs, o PRECISE ainda se beneficia da generalidade e flexibilidade intrínsecas à notação formal usada na sua especificação.

Redes Definidas por Software ajudam a simplificar a programabilidade da rede ao desacoplar o plano de controle dos dispositivos de encaminhamento, e implementá-lo em um controlador logicamente centralizado. Apesar de permitir uma separação de conceitos mais clara, essa característica cria também uma relação de dependência entre controlador e dispositivos. Falhas no plano de controle prejudicam a visibilidade do estado da rede no controlador e podem tornar a rede inutilizável caso os dispositivos de encaminhamento sejam isolados. A relevância deste problema motivou uma série de propostas, incluindo a distribuição física de instâncias de controle e a delegação de tarefas aos dispositivos de encaminhamento. Esta dissertação contém a proposta e a avaliação de uma arquitetura que usa redes celulares de dados (4G) como enlaces reservas para o plano de controle. Nenhum trabalho anterior explorou esta ideia, apesar da pesquisa recente envolvendo Redes Definidas por Software e redes sem fio. A avaliação experimental permite uma melhor compreensão ao responder três perguntas: (i) Como o comportamento do tráfego do plano de controle é afetado pelas características de enlaces celulares, (ii) quão rapidamente o plano de controle é migrado para o enlace reserva quando uma falha ocorre e (iii) como funções de rede que dependem do estado da rede em um instante se comportam em tal arquitetura. Apesar da já esperada maior latência dos enlaces celulares, esta arquitetura mantém o funcionamento parcial de tarefas que dependem de visão global da rede quando falhas ocorrem nos enlaces primários, de maneira simples e com custo acessível. O grau de manutenção de tais tarefas é diretamente relacionado com sua dependência da rapidez de reação do plano de controle a eventos de rede. O principal benefício de prevenir a partição do plano de controle é a manutenção de uma visão global consistente da rede. / Software Defined Networks simplify network programmability by detaching the control plane from forwarding devices and deploying it into a logically centralized controller. While this allows a clearer separation of concerns, it also creates a dependency between them. Failures in the control plane break the controller view of the network state and could render the network unusable if forwarding devices cannot be reached. The relevance of this problem has led to a range of proposals, including physical distribution of controller instances and delegation of concerns to forwarding devices. This dissertation features the proposal and evaluation of an architecture that leverages cellular data networks (4G) as control plane backup links. No previous work has explored this idea, despite the recent research intersecting SDN and wireless networks. The experimental evaluation provides insights towards answering three research questions: (i) How is the behavior of control plane traffic affected by the characteristics of cellular links, (ii) how quickly is the control plane handed over to the backup link when a failure occurs and (iii) how well do network functions that rely on a snapshot of the network state behave on such an architecture. Despite the expected higher latency of cellular links, this architecture maintains partial functionality of tasks that depend on global network awareness when failures occur in primary control links in a simple, affordable fashion. The degree to which the functionality of these tasks is maintained is directly related to its dependency on the timeliness of control plane reaction to network events. The main benefit of preventing control plane partition is to maintain a consistent global view of the network.

Este trabalho apresenta uma proposta de infra-estrutura de software sensível ao contexto para a computação ubíqua (ubicomp) denominada Continuum. A área de ubicomp, também chamada de computação pervasiva, pressupõe uma forte integração com o mundo real, com foco no usuário e na manutenção de alta transparência. Para o desenvolvimento de aplicativos nesse cenário, é necessária uma infra-estrutura de software adequada. A infra-estrutura projetada é baseada no padrão da arquitetura orientada a serviços (service-oriented architecture ou SOA), fazendo uso de framework e middleware, e empregando uma redefinição da semântica siga-me. Nessa visão redefinida, os usuários podem ir para qualquer lugar carregando os dados e os aplicativos que desejam, os quais podem ser usados de forma imperceptível e integrada com o mundo real (seamless integration). O foco particular desse trabalho é sensibilidade ao contexto: a percepção de características relacionadas aos usuários e ao entorno. No trabalho são considerados os recursos disponíveis no ambiente e é mantida a história dos dados de contexto. Além disso, é proposta a representação do contexto para promover raciocínio e compartilhamento de conhecimento, empregando uma ontologia. Dessa forma, contexto é representado de uma maneira formal e bastante expressiva, diferente de muitas soluções existentes hoje em dia que ainda usam modelos de representação ad hoc. Esta tese está então na interseção destas três áreas principais: infra-estrutura de software para ubicomp, sensibilidade ao contexto e ontologias. No desenvolvimento desta tese, também examina-se o campo da computação ubíqua, e sugere-se um modelo de arquitetura geral que enfrente esses desafios fundamentais. Baseado nos requisitos estabelecidos para esse modelo, propõe-se um conjunto de serviços para o Continuum. Os serviços são projetados considerando o trabalho previamente desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa, mais especificamente o projeto ISAM, e particularmente o middleware EXEHDA. A proposta estende esses projetos, adicionando aspectos que não haviam sido considerados no momento do seu desenvolvimento. Particularmente, o suporte a sensibilidade de contexto é melhorado com a proposta de uma ontologia para a formalização da informação de contexto. Algumas análises, usando a metodologia de estudo de caso, foram conduzidas para apreciar as principais proposições da tese. Baseado nessas avaliações, foram apresentadas algumas lições aprendidas e traçada a conclusão do trabalho. Como resultado, Continuum é uma infra-estrutura de software que endereça muitos aspectos da computação ubíqua, integrando imperceptivelmente diferentes desafios. / The present work is a proposal of a context-aware software infrastructure for ubiquitous computing (ubicomp) named Continuum. The ubicomp area, also called pervasive computing, presupposes a strong integration with the real world, with focus on the user and on keeping high transparency. For the development of applications in this scenario, we need an adequate software infrastructure. The infrastructure designed in this work is based on service-oriented architecture (SOA), making use of framework and middleware, and employing a redefinition of follow-me semantics. In this redefined vision, users can go anywhere carrying the data and application they want, which they can use in a seamlessly integrated fashion with the real world. The specific focus of our work is context awareness: the perception of characteristics related to users and surroundings. We consider the resources available in the environment and keep a history of context data. Furthermore, we propose the representation of context to promote reasoning and knowledge sharing, using ontology. In this way, context is represented in a considerably expressive, formal approach, different from many solutions that exist today, which still use ad hoc representations models. Our work is then at the intersection of these three main areas: software infrastructures for ubicomp, context awareness, and ontologies. In the development of this thesis, we also survey the field of ubiquitous computing, suggesting a general architectural model to deal with its fundamental challenges. Based on the established requirements for this model, we propose a set of services for Continuum. The services are designed considering the previous works developed by our research group, namely ISAM (Infra-estrutura de Suporte às Aplicações Móveis – Mobile Applications Support Infrastructure), and particularly the middleware EXEHDA (Execution Environment for Highly Distributed Applications). We further extend these projects, by adding aspects to them that had not been considered at the time of their development. Particularly, we improve context awareness support, proposing an ontology for the formalization of context information. We have conducted some analysis, using case study methodology, to evaluate the main propositions of our work. Based on these assessments, we present lessons learned and draw the conclusion of our work. As a result, Continuum is a software infrastructure that addresses many aspects of ubiquitous computing, seamlessly integrating many different challenges.