O fator temporal é uma variável natural da maioria dos sistemas de informação, pois no mundo real os eventos ocorrem de maneira dinâmica, modicando continuamente os valores dos seus objetos no decorrer do tempo. Muitos desses sistemas precisam registrar essa modicação e atribuir os instantes de tempo em que cada informação foi válida no sistema. Este trabalho reúne as características relacionadas aos Bancos de Dados Temporais e Bancos de Dados Objeto-Relacionais. O objetivo primordial é propor uma forma de implementar alguns aspectos temporais, desenvolvendo um módulo que faça parte das características e funcionalidades internas de um SGBD. O módulo temporal contempla principalmente a parte de restrições de integridade temporal que é utilizada para manter a consistência da informação temporal armazenada. Para isso, é proposto um novo tipo de dado que melhor representa as marcas temporais dos objetos. Uma parte importante para a implementação desse projeto é a utilização de um SGBD objeto-relacional que possui algumas características orientadas a objetos que permitem a extensão de seus recursos, tornando-o capaz de gerenciar alguns aspectos temporais. O módulo temporal desenvolvido torna esses aspectos temporais transparentes para o usuário. Por conseqüência, esses usuários são capazes de utilizar os recursos temporais com maior naturalidade. / The temporal factor is a natural variable of the majority of the information systems, therefore in the real world the events occur in dynamic way, modifying continuously the values of its objects in elapsing of the time. Many of these systems need to register this modication and to attribute the instants of time where each information was valid in the system. This work congregates the characteristics related to the Temporal Databases and Object-Relational Databases. The primordial objective is to consider a form to implement some temporal aspects, developing a module that is part of the characteristics and internal functionalities of a DBMS. The temporal module mainly contemplates the part of restrictions of temporal integrity that is used to keep the consistency of the stored temporal information. For this, a new data type is proposed that better represent the objects timestamps. An important part for the implementation of this project is the use of a object-relational DBMS that has some object-oriented characteristics that allow the extension of its resources, becoming capable to manage some temporal aspects. The developed temporal module becomes these transparent temporal aspects for the user. For consequence, these users are capable to use the temporal resources more naturally.

Music collections available to listeners have grown at a dramatic pace, now spanning tens of millions of tracks. Interacting with a music retrieval system can thus be overwhelming, with users offered ‘too-much-choice’. The level of engagement required for such retrieval interactions can be inappropriate, such as in mobile or multitasking contexts. Music recommender systems are widely employed to address this issue, however tend toward the opposite extreme of disempowering users and suffer from issues of subjectivity and confounds, such as the equalisation of tracks. This challenge and the styles of retrieval interaction involved are characterised in terms of user engagement in music retrieval, and the relationships between existing conceptualisations of user engagement is explored. Using listening histories and work from music psychology, a set of engagement-stratified profiles of listening behaviour are developed. A dataset comprising the playlists of thousands of users is used to contribute a user-centric approach to feature selection. The challenge of designing music retrieval for different levels of user engagement is first explored with a proof of concept, low engagement music retrieval system enabling users to casually retrieve music by tapping its rhythm as a query. The design methodology is then generalised with an engagement-dependent system, allowing users to denote their level of engagement and thus the specificity of their music queries. The engagement-dependent retrieval interaction is then explored as a component in a commercial music system. This thesis contributes the engagement-stratified profiles and metrics of listening behaviour, a corresponding design methodology for interaction, and presents a set of research and commercial applications for music retrieval.

A representação e execução de processos de negócio têm gerado importantes desafios na área de Ciência da Computação. Um desses desafios é a escolha do melhor arcabouço formal para a especificação dos controles de fluxo padrões. Algumas linguagens defendem o uso de redes de Petri ou álgebras de processos como base formal. O uso de redes de Petri para especificar workflows clássicos é uma abordagem bastante conhecida. Entretanto, pesquisas recentes vêm difundindo o uso de novas extensões da álgebra de processos como uma alternativa para a especificação formal de workflows. A principal contribuição deste trabalho é a definição da Navigation Plan Definition Language (NPDL). A NPDL foi implementada como uma extensão da linguagem SQL. Ela é uma alternativa para a representação de workflows que utiliza a álgebra de processos como arcabouço formal. A NPDL promove uma separação explícita entre o ambiente de especificação e o ambiente de execução de um workflow. Esta separação propicia o reaproveitamento de passos de negócio e o uso das propriedades da álgebra de processos não só na modelagem, mas também no controle da execução dos processos. Após a especificação de um workflow por meio da NPDL, a execução dos passos que o definem é controlada pela ferramenta NavigationPlanTool. Essa ferramenta é a segunda contribuição deste trabalho de pesquisa. / The representation and execution of business processes have generated some important challenges in Computer Science. An important related concern is the choosing of the best formal foundation to represent control-flow patterns. Some of the workflow languages advocate the Petri nets or process algebra as formal foundation. The use of Petri nets is a famous approach to support classic workflows. On the other hand some researches are introducing modern process algebra extensions as an alternative formal foundation for representing workflows. The first contribution of this research is the definition of the Navigation Plan Definition Language (NPDL). NPDL was implemented as an extension of SQL language. It is an alternative to represent business processes using process algebra as formal foundation. NPDL provides the explicit separation between specification and execution workflow environment. This separation allows reusing of business steps and usage of process algebra properties in the process modeling and execution controlling tasks. After the definition of a workflow using NPDL, the business steps execution is carried out and controlled by a tool called NavigationPlanTool. This tool is the second contribution of this research.

No presente documento são reunidas as colaborações de inúmeros trabalhos das áreas de Bancos de Dados, Descoberta de Conhecimento em Bases de Dados, Mineração de Dados, e Visualização de Informações Auxiliada por Computador que, juntos, estruturam o tema de pesquisa e trabalho da dissertação de Mestrado: a Visualização de Informações. A teoria relevante é revista e relacionada para dar suporte às atividades conclusivas teóricas e práticas relatadas no trabalho. O referido trabalho, embasado pela substância teórica pesquisada, faz diversas contribuições à ciência em voga, a Visualização de Informações, apresentando-as através de propostas formalizadas no decorrer deste texto e através de resultados práticos na forma de softwares habilitados à exploração visual de informações. As idéias apresentadas se baseiam na exibição visual de análises numéricas estatísticas básicas, frequenciais (Frequency Plot), e de relevância (Relevance Plot). São relatadas também as contribuições à ferramenta FastMapDB do Grupo de Bases de Dados e Imagens do ICMC-USP em conjunto com os resultados de sua utilização. Ainda, é apresentado o Arcabouço, previsto no projeto original, para construção de ferramentas visuais de análise, sua arquitetura, características e utilização. Por fim, é descrito o Pipeline de visualização decorrente da junção entre o Arcabouço de visualização e a ferramenta FastMapDB. O trabalho se encerra com uma breve análise da ciência de Visualização de Informações com base na literatura estudada, sendo traçado um cenário do estado da arte desta disciplina com sugestões de futuros trabalhos. / In the present document are joined the collaborations of many works from the fields of Databases, Knowledge Discovery in Databases, Data Mining, and Computer-based Information Visualization, collaborations that, together, define the structure of the research theme and the work of the Masters Dissertation presented herein. This research topic is the Information Visualization discipline, and its relevant theory is reviewed and related to support the concluding activities, both theoretical and practical, reported in this work. The referred work, anchored by the theoretical substance that was studied, makes several contributions to the science in investigation, the Information Visualization, presenting them through formalized proposals described across this text, and through practical results in the form of software enabled to the visual exploration of information. The presented ideas are based on the visual exhibition of numeric analysis, named basic statistics, frequency analysis (Frequency Plot), and according to a relevance analysis (Relevance Plot). There are also reported the contributions to the FastMapDB tool, a visual exploration tool built by the Grupo de Bases de Dados e Imagens do ICMC-USP, the performed enhancements are listed as achieved results in the text. Also, it is presented the Framework, as previewed in this work's original proposal, projected to allow the construction of visual analysis tools; besides its description are listed its architecture, characteristics and utilization. At last, it is described the visualization Pipeline that emerges from the joining of the visualization Framework and the FastMapDB tool. The work ends with a brief analysis of the Information Visualization science based on the studied literature, it is delineated a scenario of the state of the art of this discipline along with suggestions for future work.

Este trabalho apresenta a modelagem de um processo de extração de conhecimento, onde a aquisição de informações para a análise de dados têm como origem os bancos de dados transacionais e data warehouse. A mineração de dados focou-se na geração de modelos descritivos a partir de técnicas de classificação baseada no Teorema de Bayes e no método direto de extração de regras de classificação, definindo uma metodologia para a geração de modelos de aprendizagem. Foi implementado um processo de extração de conhecimento para a geração de modelos de aprendizagem para suporte à decisão, aplicando técnicas de mineração de dados para modelos descritivos e geração de regras de classificação. Explorou-se a possibilidade de transformar os modelos de aprendizagem em bases de conhecimento utilizando um banco de dados relacional, disponível para acesso via sistema especialista, para a realização de novas classificações de registros, ou então possibilitar a visualização dos resultados a partir de planilhas eletrônicas. No cenário descrito neste trabalho, a organização dos procedimentos da etapa de pré-processamento permitiu que a extração de atributos adicionais ou transformação de dados fosse realizada de forma iterativa, sem a necessidade de implementação de novos programas de extração de dados. Desta forma, foram definidas todas as atividades essenciais do pré-processamento e a seqüência em que estas devem ser realizadas, além de possibilitar a repetição dos procedimentos sem perdas das unidades codificadas para o processo de extração de dados. Um modelo de processo de extração de conhecimento iterativo e quantificável, em termos das etapas e procedimentos, foi configurado vislumbrando um produto final com o projeto da base de conhecimento para ações de retenção de clientes e regras para ações específicas com segmentos de clientes. / This work presents a model of knowledge discovery in databases, where the information for data analysis comes from a repository of transactional information systems and data-warehouse. The data mining focused on the generation of descriptive models by means of classification techniques based on the Bayes\' theorem and a extraction method of classification rules, defining a methodology to propose new learning models. The process of knowledge extraction was implemented for the generation of learning models for support the make decision, applying data mining for descriptive models and generation of classification rules. This work explored the possibility of transforming the learning models in knowledge database using a relational database, to be accessible by a specialist system, to classify new records or to allow the visualization of the results through electronic tables. The organization of the procedures in the pre-processing allowed to extract additional attributes or to transform information in an interactive process, with no need of new programs to extract the information. This way, all the essential activities of the pre-processing were defined and the sequence in which these should be developed. Additionally, this allowed the repetition of the procedures with no loss of units for the process of information extraction. A model of process for the interactive and quantifiable extraction of knowledge, in terms of the stages and procedures, was idealized in order to develop a product with the project of the knowledge databases for actions of retention of clients and rules for specific actions within clients\' segments.

Com o intuito de tornarem-se mais eficientes, muitas organizações -- empresas, órgãos governamentais, centros de pesquisa, etc. -- optam pela utilização de ferramentas de software para apoiar a realização de seus processos. Uma opção que vem se tornando cada vez mais popular é a utilização de sistemas de Gestão de Processos de Negócio (GPN), que são ferramentas genéricas, ou seja, não são específicas a nenhuma organização, altamente configuráveis e ajustáveis às necessidades dos objetos de atuação de cada organização. Uma das principais responsabilidades de um sistema de GPN é prover mecanismos de tratamento de exceções à execução de instâncias de processos de negócio. Exceções, se forem ignoradas ou se não forem corretamente tratadas, podem causar o aborto da execução de instâncias e, dependendo da gravidade da situação, podem causar falhas em sistemas de GPN ou até mesmo em sistemas subjacentes (sistema operacional, sistema gerenciador de banco de dados, etc.). Sendo assim, mecanismos de tratamento de exceções têm por objetivo resolver a situação excepcional ou conter seus efeitos colaterais garantindo, ao menos, uma degradação controlada (graceful degradation) do sistema. Neste trabalho, estudamos algumas das principais deficiências de modelos atuais de tratamento de exceções, no contexto de sistemas de GPN, e apresentamos soluções baseadas em Modelos Transacionais Avançados para contorná-las. Isso é feito por meio do aprimoramento dos mecanismos de tratamento de exceções da abordagem de modelagem e gerenciamento de execução de processos de negócio WED-flow. Por fim, estendemos a ferramenta WED-tool, uma implementação da abordagem WED-flow, através do desenvolvimento de seu gerenciador de recuperação de falhas. / With the aim of becoming more efficient, many organizations -- companies, governmental entities, research centers, etc -- choose to use software tools for supporting the accomplishment of its processes. An option that becomes more popular is the usage of Business Process Management Systems (BPM), which are generic tools, that is, not specific to any organization and highly configurable to the domain needs of any organization. One of the main responsibilities of BPM Systems is to provide exception handling mechanisms for the execution of business process instances. Exceptions, if ignored or incorrectly handled, may induce the abortion of instance executions and, depending on the gravity of the situation, induce failures on BPM Systems or even on subjacent systems (operational system, database management systems, etc.). Thus, exception handling mechanisms aim to solve the exceptional situation or stopping its collateral effects by ensuring, at least, a graceful degradation to the system. In this work, we study some of the main deficiencies of present exception handling models -- in the context of BPM Systems -- and present solutions based on Advanced Transaction Models to bypass them. We do this through the improvement of exception handling mechanisms from WED-flow, a business process modelling and instance execution managing approach. Lastly, we extend the WED-tool, an implementation of WED-flow approach, through the development of its failure recovery manager.

Diferentes organizações dentro de um mesmo domínio de aplicação costumam ter requisitos de dados bastante semelhantes. Apesar disso, cada organização também tem necessidades específicas, que precisam ser consideradas no projeto e desenvolvimento dos sistemas de bancos de dados para o domínio em questão. Dessas necessidades específicas, resultam variações estruturais nos dados das organizações de um mesmo domínio. As técnicas tradicionais de modelagem conceitual de banco de dados (como o Modelo Entidade-Relacionamento - MER - e a Linguagem Unificada de Modelagem - UML) não nos permitem expressar em um único esquema de dados essa variabilidade. Para abordar esse problema, este trabalho de mestrado propôs um novo método de modelagem conceitual baseado no uso de Diagramas de Características de Banco de Dados (DBFDs, do inglês Database Feature Diagrams). Esse método foi projetado para apoiar a criação de famílias de esquemas conceituais de banco de dados. Uma família de esquemas conceituais de banco de dados compreende todas as possíveis variações de esquemas conceituais de banco de dados para um determinado domínio de aplicação. Os DBFDs são uma extensão do conceito de Diagrama de Características, usado na Engenharia de Linhas de Produtos de Software. Por meio dos DBFDs, é possível gerar esquemas conceituais de banco de dados personalizados para atender às necessidades específicas de usuários ou organizações, ao mesmo tempo que se garante uma padronização no tratamento dos requisitos de dados de um domínio de aplicação. No trabalho, também foi desenvolvida uma ferramenta Web chamada DBFD Creator, para facilitar o uso do novo método de modelagem e a criação dos DBFDs. Para avaliar o método proposto neste trabalho, foi desenvolvido um estudo de caso no domínio de dados experimentais de neurociência. Por meio do estudo de caso, foi possível concluir que o método proposto é viável para modelar a variabilidade de dados de um domínio de aplicação real. Além disso, foi realizado um estudo exploratório com um grupo de pessoas que receberam treinamentos, executaram tarefas e preencheram questionários de avaliação sobre o método de modelagem e a sua ferramenta de software de apoio. Os resultados desse estudo exploratório mostraram que o método proposto é reprodutível e que a ferramenta de software tem boa usabilidade, amparando de forma apropriada a execução do passo-a-passo do método. / Different organizations within the same application domain usually have very similar data requirements. Nevertheless, each organization also has specific needs that should be considered in the design and development of database systems for that domain. These specific needs result in structural variations in data from organizations of the same domain. The traditional techniques of database conceptual modeling (such as Entity Relationship Model - ERM - and Unified Modeling Language - UML) do not allow to express this variability in a single data schema. To address this problem, this work proposes a new conceptual modeling method based on the use of Database Feature Diagrams (DBFDs). This method was designed to support the creation of families of conceptual database schemas. A family of conceptual database schemas includes all possible variations of database conceptual schemas for a particular application domain. The DBFDs are an extension of the concept of Features Diagram used in the Software Product Lines Engineering. Through DBFDs, it is possible to generate customized database conceptual schemas to address the specific needs of users or organizations at the same time we ensure a standardized treatment of the data requirements of an application domain. At this work, a Web tool called DBFD Creator was also developed to facilitate the use of the new modeling method and the creation of DBFDs. To evaluate the method proposed in this work, a case study was developed on the domain of neuroscience experimental data. Through the case study, it was possible to conclude that the proposed method is feasible to model data variability of a real application domain. In addition, an exploratory study was conducted with a group of people who have received training, executed tasks and filled out evaluation questionnaires about the modeling method and its supporting software tool. The results of this exploratory study showed that the proposed method is reproducible and that the software tool has good usability, properly supporting the execution of the method\'s step-by-step procedure.

O presente trabalho propõe uma arquitetura de utilização de Data Warehouses em computadores móveis, descreve os componentes desta arquitetura (dados e processos) que permite o sincronismo dos dados baseado em metadados e limitado ao escopo de acesso de cada usuário. As estruturas de dados e os processos que compõem a arquitetura proposta são reduzidos a problemas conhecidos e já solucionados, justificando sua viabilidade. Além disso, o presente trabalho também fornece diretrizes para avaliar a complexidade e o impacto causados por alterações de esquema no Data Warehouse central que devem ser refletidas nos data marts localizados nas plataformas móveis. A avaliação da complexidade e impacto das alterações nos esquemas do Data Warehouse pode auxiliar os administradores do ambiente a planejar a implementação destas alterações, propondo melhores alternativas no caso de alterações de esquema mais complexas e que causem um impacto maior no ambiente. A importância do trabalho está relacionada a casos reais de necessidade de evolução nas bases de dados analíticas (Data Warehouse) em computadores móveis, nos quais os usuários mantêm seu próprio subconjunto de dados do Data Warehouse para apoiar os processos de negócios. / This work presents an architecture for using Data Warehouses in mobile computers and describes the architecture components (data and processes) that allow the data synchronism based on metadata and restricted to the scope of access for each user. The data structures and the processes composing the architecture are reduced to already known and solved problems, justifying its feasibility. Besides, this work also provides the guidelines to evaluate the complexity and impact caused by changes of schema in the central Data Warehouse that must be reflected in the data marts located in the mobile platforms. The analysis of the complexity and impact of the changes made to the schemas may help environment administrators to plan these changes and propose better alternatives when dealing with more complex schema changes causing a greater impact on the environment. The relevance of this work is related to real cases that require evolution of analytical databases (Data Warehouse) in mobile computers in which the users keep their own subset of Data Warehouse information to support their business processes.

A utilização de modelos orientados a objetos na especificação de sistemas de informação promove mudanças radicais na maneira como estes são analisados, projetados e implementados. No entanto, certos aspectos relacionados evolução dinâmica do comportamento e dos valores das propriedades dos objetos não são plenamente satisfeitos através destes modelos. TF-ORM introduz novos conceitos, estendendo o modelo de orientação a objetos a fim de suportá-los. Advindo do modelo de objetos com papeis (ORM), TF-ORM divide o comportamento dos objetos nos diversos papeis que estes podem desempenhar. São introduzidos conceitos para modelagem dos aspectos tempo-dependentes das aplicações, incluindo utilização de marcas de tempo associadas aos objetos e instancias de papeis, e aos valores das propriedades com variação dinâmica, bem como a definidas de domínios temporais e uma linguagem de lógica temporal. TF-ORM permite a definição de restrições sobre o comportamento dinâmico das instâncias, através de regras de transição de estado, e sobre os valores das propriedades, através de regras de restrição de integridade. Uma abordagem de implementação TF-ORM deve levar em consideração o conjunto destes aspectos, em especial: (i) suporte ao conceito de papeis, permitindo a criação de instâncias multiples e paralelas; (ii) suporte aos conceitos tempo-dependentes, incluindo a definição de timestamps e domínios de dados temporais; e (iii) suporte ao mecanismo de regras de transição de estado e regras de integridade. Este trabalho apresenta um estudo para implementação do modelo TFORM sobre o sistema de gerencia de banco de dados orientado a objetos 02, o qual suporta plenamente os conceitos do modelo de orientação a objetos e os conceitos básicos de bancos de dados de segunda geração. Dentro deste estudo são analisadas as possibilidades de mapeamento do modelo de objetos com papeis para o modelo tradicional de orientação a objetos. Da mesma forma, requisitos para implementação de aspectos temporais são analisados. O modelo de regras TF-ORM. baseado no estudo de diversos modelos de implementação, e mapeado para um modelo de regras E-C-A (evento-condicaoacao), as quais permitem a transformação do 02 em um sistema de bancos de dados ativo, capaz de responder a estímulos não diretamente ligados a requisições de usuários. A abordagem de implementação apresentada permite a especificação de grande parte da funcionalidade do modelo TF-ORM. A fim de certificar sua correção, e proposta uma ferramenta de tradução e desenvolvido um estudo de caso utilizando notação gráfica para especificação de requisitos TF-ORM. / The information systems' requirements specification model TF-ORM extends the object-oriented model, splitting the object behavior in different roles that it can perform. In addition, introduces the support to dynamic properties, temporal domains, state transition rules, and constraints. This work presents a TF-ORM implementation approach to the object-oriented database management system 02. The use of object-oriented models in information systems" specification radically changes the manner in which this systems are analyzed. designed, and implemented. However, some aspects related to dynamic behavior and property value evolution are not fully satisfied through these models. TF-ORM introduces a set of new concepts, extending object-oriented model to support these aspects. Originated in the object with roles model (ORM), TF-ORM divides the objects behavior in the different roles that it can perform. Are introduced concepts to model time-dependent aspects, including timestamps associated to objects and roles instances. and to values of dynamic properties. as well as the temporal domain specification and a temporal logic language are supported. TF-ORM allows the definition of constraints over the dynamic behavior of the instances, through state transition rules, and over the property values, through integrity constraints. A TF-ORM implementation approach must consider all of these aspects, specially: (i) support to roles concept, allowing the creation of multiple and parallel instances; (ii) support to time-dependents concepts, including timestamps definition and temporal data domains; and (iii) support to state transition rules and integrity constraints. This work presents a study to implement the TF-ORM model over 02, an object-oriented database management system that supports entirely object-oriented and databases' second generation requirements. This study analyses the possibilities to mapping roles to traditional object-oriented model, and temporal aspects implementation requirements. The TF-ORM rules model, based on the study of many implementation models, is mapped to a E-C-A (event-condition-action) rules model. E-C-A rules allow transforming 02 in an active database, able to answer impulses not directly generated by users' requirements. The implementation approach presented allows the specification of multiples aspects of the TF-ORM functionality. To certificate its correctness, is proposed a translate tool, and developed a study of case, using a graphical notation to TF-ORM requirements specification.

Grades computacionais tem a finalidade de oferecer meios para o compartilhamento de recursos distribuídos geograficamente para o uso em aplicações que necessitem. A integração de Bancos de Dados distribuídos geograficamente pode ser obtida através do compartilhamento de recursos provido pela tecnologia de grades. Este trabalho utiliza middlewares de grade computacional, especificamente Globus e OGSA-DAI bem como outras tecnologias como LDAP e JDBC, especificando uma arquitetura distribuída para possibilitar a integração de Bancos de Dados, oferecendo também suporte a replicação. A arquitetura proposta possibilita a configuração de níveis hierárquicos de replicação. O presente trabalho apresenta a implementação de um protótipo desta arquitetura. Um driver JDBC é apresentado para possibilitar o uso dos bancos de dados expostos na grade. Tem-se como resultado deste trabalho, a definição da arquitetura e o desenvolvimento de ferramentas culminando em um protótipo funcional, bem como uma versão estável do driver JDBC. A possibilidade de integração de bancos de dados na grade com suporte a replicação, torna possível aplicações de alto desempenho e alta disponibilidade sem comprometer a autonomia local dos bancos de dados integrados. / Grid Computing have the goal of providing means to share resources to be used by applications that need these resources. The integration of geographically distributed databases can be obtained by sharing resources using grid computing technology. This work uses grid middlewares, specifically Globus Toolkit and OGSA-DAI, as well as other technologies as LDAP and Java JDBC, specifying a distributed architecture to allow database integration, also offering support for replication. The proposed architecture offers also its configuration in hierarchical levels of replication. The work also presents the implementation of a prototype based on the proposed architecture. A JDBC driver is presented, it allows the ease access to databases exposed in the grid. The results of this work are the definition of the architecture, the development of a functional prototype and a stable version of the JDBC Driver. The possibility of integrating databases with replication support allows applications of high performance and high availability without interfering in the local autonomy of the databases.