Modeling spatiotemporal data, in particular fuzzy and complex spatial objects representing geographic entities and relations, is a topic of great importance in geographic information systems, computer vision, environmental data management systems, etc. Because of complex requirements, it is challenging to design a database for spatiotemporal data and its features and to effectively query them. This thesis presents a new approach for modeling, indexing and querying the spatiotemporal data of fuzzy spatial and complex objects and/or spatial relations. As a case study, we model and implement a meteorological application in an intelligent database architecture, which combines an object-oriented database with a knowledge base.

High performance computer clusters have become popular as they are more scalable, affordable and reliable than their centralized counterparts. Database management systems are particularly suitable for distributed architectures / however distributed DBMS are still not used widely because of the design difficulties. In this study, we aim to help overcome these difficulties by implementing a simulation testbed for a distributed query plan processor. This testbed works on our departmental HPC cluster machine and is able to perform select, project and join operations. A data generation module has also been implemented which preserves the foreign key and primary key constraints in the database schema. The testbed has capability to measure, simulate and estimate the response time of a given query execution plan using specified communication network parameters. Extensive experimental work is performed to show the correctness of the produced results. The estimated execution time costs are also compared with the actual run-times obtained from the testbed to verify the proposed estimation functions. Thus, we make sure that these estimation iv functions can be used in distributed database query optimization and distributed database design tools.

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Duomenų bazių valdymo sistema (DBVS) yra pagrindas beveik visų šiuolaikinių informacinių sistemų (IS). Iš esmės kiekvienas verslo, mokslo arba valdžios valdymo procesas remiasi duomenų baze. Interneto plėtra tik paspartino šią tendenciją – šiandien duomenų bazių operacijos yra kiekvieno duomenų pakeitimo didesniuose tinklalapiuose, paieškos arba apsipirkimo internete variklis [1]. Šiuo metu rinkoje yra didelis komercinių ir nemokamų (taip pat ir atviro kodo) duomenų bazių valdymo sistemų (DBVS) pasirinkimas, pavyzdžiui: Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2, Microsoft Access, MySQL, PostgreSQL. Kiekviena jų turi savo privalumų ir trukumų. Tačiau informacinių sistemų projektavimo eiga, naudojant šias DBVS ir neatsižvelgiant į jų ypatumus, yra panaši: suprojektuojama duomenų bazė (sukuriamos lentelės, nustatomi jų tarpusavio ryšiai), rašomos užklausos, kuriamos (arba generuojamos) duomenų įvedimo/redagavimo formos bei kuriamos duomenų išrinkimo ataskaitos. Ši informacinių sistemų kūrimo tvarka yra nusistovėjusi per daugelį metų. Tačiau DB projektavimo procesas taptų lengvesnis, pakeitus IS projektavimo procesą taip, kad realizacijos metu iš pradžių būtų kuriamos formos, o tik po to iš sukurtų formų būtų generuojama duomenų bazė. Toks IS kūrimo procesas leistų iš dalies automatizuotų DB projektavimą. Be to, galutinai suderinus prototipus su užsakovu, užtektų tik sugeneruoti DB, t.y. nereikėtų iš naujo kurti formų, o sistema sugeneruotų DB bei automatiškai susietų formų laukus... [toliau žr. visą tekstą] / The Data Base Management System (DBMS) is the foundation of almost every modern business information system. Virtually every administrative process in business, science or government relies on a database. There are a lot of DBMS products in our days, such as Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2, Microsoft Access, MySQL and PostgreSQL. Each of it has their advantages and disadvantages. But the database design process using these DBMS is the same – at the first stage we need to create a database (tables and relationships between them), then we need to create (or generate by using wizard) forms for data input/modification and reports for data selection. However, the database design process would become easier by changing database design process in such a way that at first we create forms and then database is generated from forms data and forms are automatically associated with database tables. The task of research is to extend chosen free open source DBMS by new functions which would enable to develop forms and DB using new methods – automated database generation from forms and automatic forms association with database tables. OpenOffice.org Base DBMS and Java programming language has been chosen for the task implementation. This thesis consists of analysis, design, user manual, experimental and conclusion parts.

Wiss. Hochsch. für Unternehmensführung, Diss.--Vallendar, 2002.

Thesis (M.S.)--The University of North Carolina at Greensboro, 2009. / Directed by Fereidoon Sadri; submitted to the Dept. of Computer Science. Title from PDF t.p. (viewed May 5, 2010). Includes bibliographical references (p. 32).

Há alguns anos, a necessidade de armazenar a história das informações e o período no qual as mesmas são válidas ou não no mundo real, está crescendo. As próprias leis vigentes no país fazem com que isto seja uma necessidade quando, por exemplo, criam uma tabela de tempo de validade para o armazenamento de documentos fiscais ou de recursos humanos. Neste âmbito destaca-se a importância do estudo de modelos de dados temporais que gerenciem este tipo de informação. Tais modelos definem a forma como as informações são organizadas, mantidas e recuperadas. A implementação destes modelos, entretanto, é realizada sobre bancos de dados (BD) convencionais, uma vez que ainda não existe um BD totalmente temporal. O mapeamento de um modelo temporal sobre um convencional não impede que sejam satisfeitas todas as necessidades de representação temporal, desde que seja realizado de forma coerente. As diferentes informações temporais que podem ser utilizadas para a representação de tempo são o tempo de transação e o tempo de validade. Quando se deseja uma representação completa da realidade, utilizam-se bancos de dados bitemporais, através dos quais é possível recuperar todas as informações passadas, presentes e futuras. Este trabalho apresenta o mapeamento de um modelo de dados bitemporal (modelo TF-ORM) para um SGBD convencional (Oracle). Este mapeamento compreende, além das informações temporais, todas as características do modelo, dentre as quais: classes e papéis, mensagens, regras, propriedades dinâmicas e estáticas. É apresentada, ainda, a definição de um gerenciador temporal, o qual busca automatizar o que é implementado. Complementando o estudo realizado, são apresentadas sugestões de operações a serem realizadas pelos desenvolvedores de aplicações temporais quando da manutenção das informações. As operações de inserção, atualização e remoção em uma base temporal são analisadas, independente do tipo de BD temporal implementado. Um estudo de caso é apresentado para validar todas as definições realizadas. / The need for storing the information’s history and the period in which they are still valid in the real world has been growing in the last few years. The very existing laws in the country make it necessary when, for instance, a validity temporal table is created for storing business or human resources documents. Therefore, the study of temporal data models which manage this kind of information has become very important. Such models define the way in which the information is organized, kept and recovered. The implementation of these models, though, is carried out over conventional data bases (DB), once there is no a totally temporal DB. The mapping of a temporal model over a conventional one allows all of its requirements to be met, as long as it is made coherently. The different temporal information that can be used for time representation are the transaction time and the validity time. Whenever a complete representation of the reality is wanted, bitemporal databases are used. These bases make it possible to recover all the past information as well as present and future information. This work presents the mapping of a temporal data model (TF-ORM model) for a conventional DBMS (Oracle). Besides the temporal information, this mapping comprehends all the model’s characteristics, such as: classes and roles, messages, rules, dynamic and static properties. It is also presented a definition of a temporal manager which aims at automating what is implemented. In addition to this study, suggestions of operations to be carried out by the developers of temporal applications for the maintenance of the information are presented. The operations of inserting, updating and removing on temporal base are analyzed, apart from the kind of DB implemented. A case study is presented in order to validate all the definitions made.

Há alguns anos, a necessidade de armazenar a história das informações e o período no qual as mesmas são válidas ou não no mundo real, está crescendo. As próprias leis vigentes no país fazem com que isto seja uma necessidade quando, por exemplo, criam uma tabela de tempo de validade para o armazenamento de documentos fiscais ou de recursos humanos. Neste âmbito destaca-se a importância do estudo de modelos de dados temporais que gerenciem este tipo de informação. Tais modelos definem a forma como as informações são organizadas, mantidas e recuperadas. A implementação destes modelos, entretanto, é realizada sobre bancos de dados (BD) convencionais, uma vez que ainda não existe um BD totalmente temporal. O mapeamento de um modelo temporal sobre um convencional não impede que sejam satisfeitas todas as necessidades de representação temporal, desde que seja realizado de forma coerente. As diferentes informações temporais que podem ser utilizadas para a representação de tempo são o tempo de transação e o tempo de validade. Quando se deseja uma representação completa da realidade, utilizam-se bancos de dados bitemporais, através dos quais é possível recuperar todas as informações passadas, presentes e futuras. Este trabalho apresenta o mapeamento de um modelo de dados bitemporal (modelo TF-ORM) para um SGBD convencional (Oracle). Este mapeamento compreende, além das informações temporais, todas as características do modelo, dentre as quais: classes e papéis, mensagens, regras, propriedades dinâmicas e estáticas. É apresentada, ainda, a definição de um gerenciador temporal, o qual busca automatizar o que é implementado. Complementando o estudo realizado, são apresentadas sugestões de operações a serem realizadas pelos desenvolvedores de aplicações temporais quando da manutenção das informações. As operações de inserção, atualização e remoção em uma base temporal são analisadas, independente do tipo de BD temporal implementado. Um estudo de caso é apresentado para validar todas as definições realizadas. / The need for storing the information’s history and the period in which they are still valid in the real world has been growing in the last few years. The very existing laws in the country make it necessary when, for instance, a validity temporal table is created for storing business or human resources documents. Therefore, the study of temporal data models which manage this kind of information has become very important. Such models define the way in which the information is organized, kept and recovered. The implementation of these models, though, is carried out over conventional data bases (DB), once there is no a totally temporal DB. The mapping of a temporal model over a conventional one allows all of its requirements to be met, as long as it is made coherently. The different temporal information that can be used for time representation are the transaction time and the validity time. Whenever a complete representation of the reality is wanted, bitemporal databases are used. These bases make it possible to recover all the past information as well as present and future information. This work presents the mapping of a temporal data model (TF-ORM model) for a conventional DBMS (Oracle). Besides the temporal information, this mapping comprehends all the model’s characteristics, such as: classes and roles, messages, rules, dynamic and static properties. It is also presented a definition of a temporal manager which aims at automating what is implemented. In addition to this study, suggestions of operations to be carried out by the developers of temporal applications for the maintenance of the information are presented. The operations of inserting, updating and removing on temporal base are analyzed, apart from the kind of DB implemented. A case study is presented in order to validate all the definitions made.

Os trabalhos realizados e apresentados nesta tese de doutorado compreendem diversos estudos computacionais e experimentais aplicados ao planejamento de candidados a novos fármacos para o tratamento do câncer, de uma metodologia inovadora para investigar a formação de complexos proteicos e de uma base de compostos naturais reunindo parte da biodiversidade brasileira com a finalidade de incentivar e auxiliar a descoberta e o desenvolvimento de novos fármacos no país. No primeiro capítulo, são descritos estudos que permitiram a identificação e o desenvolvimento de novas moléculas com atividade anticâncer, através da integração de ensaios bioquímicos e métodos de modelagem molecular na área de química medicinal. Dessa forma, estudos de modelagem molecular e ensaios bioquímicos utilizando uma base de compostos disponibilizada pela colaboração com o Laboratório de Síntese de Produtos Naturais e Fármacos (LSPNF) da UNICAMP, permitiram identificar uma série de moléculas da classe ciclopenta-β-indóis como inibidores da polimerização de microtúbulos com considerável atividade anti-câncer. Estes compostos apresentaram-se capazes de modular a polimerização de microtúbulos em ensaios in vitro frente ao alvo molecular e a células cancerígenas, com valores de IC50 na faixa de 20 a 30 μM. Além disso, estudos experimentais permitiram identificar o sítio da colchicina na tubulina como a região de interação desta classe e ensaios de migração celular comprovaram sua atividade antitumoral. A partir dos resultados obtidos, estudos mais aprofundados de docagem e dinâmica molecular permitiram elucidar as interações moleculares envolvidas no processo de ligação à proteína tubulina, e a utilização destes modelos moleculares no planejamento, síntese e avaliação de uma nova série de compostos. Com base nos dados obtidos por estudos computacionais, modificações foram propostas e novos inibidores da polimerização de tubulina foram planejados, sintetizados e avaliados, resultando na identificação de um inibidor de elevada atividade e perfil farmacodinâmico superior dentre as moléculas planejadas, com IC50 de 5 μM. Concomitantemente, ensaios de citotoxicidade in vitro demostraram uma interessante seletividade destes compostos por células cancerígenas em comparação a células saudáveis. Os estudos desenvolvidos com inibidores de tubulina aqui apresentados permitiram identificar moduladores da polimerização de microtúbulos com excelente perfil anti-câncer, que servirão como modelo para o desenvolvimento de novos tratamentos eficazes contra o câncer. No segundo capítulo é apresentado um novo método para predizer modificações conformacionais e a formação de complexos multiméricos em sistemas proteicos. Este método foi elaborado durante os estudos desenvolvidos ao longo de um programa de intercâmbio no laboratório The Center for Theoretical and Biological Physics (CTBP, Rice University, Estados Unidos), sob orientação do professor Dr. José Nelson Onuchic. Durante este projeto, estudos de modelagem computacional foram realizados utilizando métodos computacionais modernos desenvolvidos no próprio CTBP, tal como o método de Análise de Acoplamento Direto (DCA, do inglês Direct-Coupling Analysis) e um método de simulação conhecido como Modelagem Baseada em Estrutura (SBM, do inglês Structure-Based Modeling). Nos estudos aqui apresentados, os métodos DCA e SBM desenvolvidos no CTBP foram combinados, modificados e ampliados no desenvolvimento de uma nova metodologia que permite identificar mudanças conformacionais e elucidar mecanismos de enovelamento e oligomerização em proteínas. Os resultados obtidos através da predição de diversos complexos proteicos multiméricos com uma alta precisão mostram que este sistema é extremamente eficaz e confiável para identificar regiões de interface de contato entre proteínas a a estrutura quaternária de complexos macromoleculares. Esta nova metodologia permite a elucidação e caracterização de sistemas proteicos incapazes de serem determinados atualmente por métodos puramente experimentais. No terceiro capítulo desta tese de doutorado, é descrito a construção de uma base virtual de dados em uma iniciativa pioneira que tem como principal objetivo reunir e disponibilizar o máximo possível de toda a informação já obtida através do estudo da biodiversidade brasileira. Esta base, intitulada NuBBE DataBase, reúne diversas informações como estrutura molecular 2D e 3D e informações de atividades biológicas de diversas moléculas já isoladas pelo Núcleo de Bioensaios Biossíntese e Ecofisiologia de Produtos Naturais (NuBBE), localizado na Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP). A NuBBEDB será de grande utilidade para a comunidade científica, fornecendo a centros de pesquisa e indústrias farmacêuticas informações para estudos de modelagem molecular, metabolômica, derreplicação e principalmente para o planejamento e a identificação de novos compostos bioativos. / The work developed during a doctorate program and shown here as a PhD thesis reports the accomplishment of a series of computational and experimental studies focused on the development of new anticancer agents, an innovative methodology for the investigation of protein complexes formation and of a new database for natural products based on the Brazilian biodiversity, in an effort to assist and encourage the discovery and development of new pharmaceutical drugs inside country. The first chapter describes studies that resulted in the identification and development of new molecules with anticancer activity through the integration of biochemical experiments and molecular modeling methods in the area of medicinal chemistry. Thus, molecular modeling studies and biochemical assays using a library of compounds provided by collaboration with the Laboratório de Síntese de Produtos Naturais e Fármacos (LSPNF) from the University of Campinas (Unicamp) have identified a number of molecules of the cyclopenta-b-indole class as inhibitors for microtubule polymerisation, with substantial anti-cancer activity. These compounds showed to be able to modulate microtubule polymerisation on in vitro assays against the molecular target and cancer cells with IC50 values in the range of 20 to 30 μM. Moreover, experimental studies have identified the colchicine site of tubulin as in the region of interaction of this class and cell migration assays have proven their antitumour activity. Based on these results, further studies using molecular docking and molecular dynamics allowed to elucidate the molecular interactions involved in the binding process to tubulin protein, and these molecular models were used to guide the design, synthesis and evaluation of a novel series of compounds. From the data obtained by computational studies, modifications were proposed to design, synthesise and evaluate new tubulin polymerisation inhibitors, resulting in identification of a high-activity inhibitor and superior pharmacodynamic profile and IC50 of 5 μM. Alongside, in vitro cytotoxicity assays demonstrated an interesting selectivity of these compounds for cancer cells when compared to healthy cells. The studies presented here with tubulin inhibitors allowed to identify modulators of microtubule polymerisation with excellent anti-cancer profile, that will provide a valuable scaffold for the development of new effective treatments against cancer. The second chapter presents a new method for predicting changes on the conformational and the formation of multimeric protein complexes. This method was developed during the studies carried out over an exchange program in the Center for Theoretical and Biological Physics (CTBT, Rice University, USA), under the supervision of professor Dr. José Nelson Onuchic. During this project, computer modeling studies were carried using modern methods developed in the CTBT itself, such as Direct-Coupling Analysis (DCA) and a simulation method known as Modeling Based Structure (SBM). In the studies presented here, the DCA and SBM methods developed in CTBP were combined, modified and expanded to develop a new methodology able to identify the conformational changes and to elucidate mechanisms folding and oligomerization of proteins. The results obtained through prediction of various multimeric protein complexes with high accuracy show that this system is extremely effective and reliable to identify interface contacts between proteins and to predict the quaternary structure of macromolecular complexes. This new method allows the characterization and elucidation of protein systems that are currently unable to be solely determined by experimental methods. The third chapter of this doctoral thesis describes the construction of a virtual database in a pioneering initiative that aims to gather and make available all the information already obtained through the study of Brazilian biodiversity. This database, entitled NuBBE DataBase, brings together various information such as 2D and 3D molecular structure and biological activity of several molecules already isolated by the Núcleo de Bioensaios Biossíntese e Ecofisiologia de Produtos Naturais(NuBBE), located at the Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho (UNESP). The NuBBEDB will be useful to the scientific community, providing research and pharmaceutical centers information for molecular modeling studies, metabolomics, derreplication and principally for the planning and identification of new bioactive compounds.

Há alguns anos, a necessidade de armazenar a história das informações e o período no qual as mesmas são válidas ou não no mundo real, está crescendo. As próprias leis vigentes no país fazem com que isto seja uma necessidade quando, por exemplo, criam uma tabela de tempo de validade para o armazenamento de documentos fiscais ou de recursos humanos. Neste âmbito destaca-se a importância do estudo de modelos de dados temporais que gerenciem este tipo de informação. Tais modelos definem a forma como as informações são organizadas, mantidas e recuperadas. A implementação destes modelos, entretanto, é realizada sobre bancos de dados (BD) convencionais, uma vez que ainda não existe um BD totalmente temporal. O mapeamento de um modelo temporal sobre um convencional não impede que sejam satisfeitas todas as necessidades de representação temporal, desde que seja realizado de forma coerente. As diferentes informações temporais que podem ser utilizadas para a representação de tempo são o tempo de transação e o tempo de validade. Quando se deseja uma representação completa da realidade, utilizam-se bancos de dados bitemporais, através dos quais é possível recuperar todas as informações passadas, presentes e futuras. Este trabalho apresenta o mapeamento de um modelo de dados bitemporal (modelo TF-ORM) para um SGBD convencional (Oracle). Este mapeamento compreende, além das informações temporais, todas as características do modelo, dentre as quais: classes e papéis, mensagens, regras, propriedades dinâmicas e estáticas. É apresentada, ainda, a definição de um gerenciador temporal, o qual busca automatizar o que é implementado. Complementando o estudo realizado, são apresentadas sugestões de operações a serem realizadas pelos desenvolvedores de aplicações temporais quando da manutenção das informações. As operações de inserção, atualização e remoção em uma base temporal são analisadas, independente do tipo de BD temporal implementado. Um estudo de caso é apresentado para validar todas as definições realizadas. / The need for storing the information’s history and the period in which they are still valid in the real world has been growing in the last few years. The very existing laws in the country make it necessary when, for instance, a validity temporal table is created for storing business or human resources documents. Therefore, the study of temporal data models which manage this kind of information has become very important. Such models define the way in which the information is organized, kept and recovered. The implementation of these models, though, is carried out over conventional data bases (DB), once there is no a totally temporal DB. The mapping of a temporal model over a conventional one allows all of its requirements to be met, as long as it is made coherently. The different temporal information that can be used for time representation are the transaction time and the validity time. Whenever a complete representation of the reality is wanted, bitemporal databases are used. These bases make it possible to recover all the past information as well as present and future information. This work presents the mapping of a temporal data model (TF-ORM model) for a conventional DBMS (Oracle). Besides the temporal information, this mapping comprehends all the model’s characteristics, such as: classes and roles, messages, rules, dynamic and static properties. It is also presented a definition of a temporal manager which aims at automating what is implemented. In addition to this study, suggestions of operations to be carried out by the developers of temporal applications for the maintenance of the information are presented. The operations of inserting, updating and removing on temporal base are analyzed, apart from the kind of DB implemented. A case study is presented in order to validate all the definitions made.