Submitted by Luiz Felipe Barbosa (luiz.fbabreu2@ufpe.br) on 2015-03-12T14:30:39Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao Robson Santos Silva.pdf: 2657380 bytes, checksum: e8bfe7912e7136af0fbf6082153115fd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-13T12:57:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao Robson Santos Silva.pdf: 2657380 bytes, checksum: e8bfe7912e7136af0fbf6082153115fd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T12:57:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao Robson Santos Silva.pdf: 2657380 bytes, checksum: e8bfe7912e7136af0fbf6082153115fd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-08-23 / It is well-known that model-driven engineering (MDE) is a software development methodology that focuses on creating and exploiting (specific) domain models. Domain models (conceptually) capture all the topics (for instance, entities and their attributes, roles, and relationships as well as more specific constraints) related to a particular problem. It is common to use domain-specific languages (DSL) to describe the concrete elements of such models. MDE tools can easily build domain-specific languages (DSL), capturing syntactic as well as static semantic information. However, we still do not have a clear way of capturing the dynamic semantics of a DSL as well as checking the domain properties prior to generating the implementation code. Formal methods are a well-known solution for providing correct software, where we can guarantee the satisfaction of desired properties. Unfortunately the available formal methods tools focus almost exclusively on semantics whereas human-machine interaction is "left to the user". Several industries, and in particular the safety-critical industries, use mathematical representations to deal with their problem domains. Historically, such mathematical representations have a graphical appeal. For example, Markov chains and fault-trees are used in safety assessment processes to guarantee that airplanes, trains, and other safety-critical systems work within allowed safety margins. In general, due to the difficulty to obtain correct software, such industries use Commercial Off-The-Shelf (COTS) software or build them specifically to satisfy their needs with a related testing campaign effort. Such DSLs are difficult to capture, using just MDE tools for instance, because they have specific semantics to provide the desired (core) information for the industries that use them. In this sense, given a DSL (L) composed of a syntax and static semantics (SSL), and dynamic semantics (DSL) parts, our work proposes a rigorous methodology for combining the easiness of MDE tools, to capture SSL, with the correctness assured by formal methods, to capture DSL as well and check its properties. This combination is specifically handled in the following way, we capture all aspects of L using formal methods, check the desired properties and adjust if necessary. After that, we automatically translate part of it in terms of constructs of a MDE tool, from which we can build a user-friendly (GUI) front-end very easily (automatically). Finally, we link the front-end code to the automatically synthesized code from the formal dynamic semantics back-end. Although we require the use of a formal methods tool, the distance from the mathematical representations used in industry and the formal methods notation is very close. With this proposed methodology we intend that safety-critical industries create their domain specific software as easy as possible and with the desired static and dynamic properties formally checked. / A Engenharia Dirigida a Modelos ou (MDE—Model-Driven Engineering) é uma metodologia de desenvolvimento de software que se concentra na criação e manipulação de modelos específicos de domínio. É comum o uso de linguagens específicas de domínio (DSL) para descrever os elementos concretos de tais modelos. Ferramentas de MDE podem facilmente construir linguagens específicas de domínio (DSL), capturando seus aspectos sintáticos assim como sua semântica estática. No entanto, ainda não possuem uma forma clara de capturar a semântica dinâmica de uma DSL, assim como a verificação de propriedades de domínio antes da geração de código executável. Métodos formais são tidos como uma solução para prover software correto, onde podemos garantir que desejadas propriedades são satisfeitas. Infelizmente, as ferramentas de métodos formais disponíveis concentram-se quase que exclusivamente na semântica enquanto que a interação homem-computador é "deixada para o usuário". Indústrias em que a segurança é crítica, usam representações matemáticas para lidar com os seus domínios de problemas. Historicamente, essas representações matemáticas têm um apelo gráfico. Por exemplo, Cadeias de Markov e Árvores de Falha. Em geral, devido à dificuldade em obter softwares formalmente verificados, essas indústrias utilizam sistemas comerciais prontos para uso (Commercial Off-the-shelf - COTS) ou os constróem especificamente para satisfazerem as suas necessidades com um esforço considerável em testes. Tais DSLs são difíceis de capturar, usando apenas ferramentas MDE por exemplo, porque possuem uma semântica particular para prover as informações específicas desejadas para as indústrias que as utilizam. Neste sentido, dada uma DSL (L), composta por sintaxe e semântica estática (SSL), e semântica dinâmica (DSL), este trabalho propõe uma metodologia rigorosa para combinar a facilidade de ferramentas MDE em capturar SSL, com a corretude assegurada por métodos formais para capturar DSL e verificar suas propriedades. Esta combinação é especificamente tratada da seguinte maneira: captura-se todos os aspectos de L utilizando métodos formais, verificam-se as propriedades desejadas e as ajustam caso necessário. Em seguida, parte de L é traduzida automaticamente em termos de artefatos para uma ferramenta MDE, a partir da qual é possível construir uma interface amigável (front-end) facilmente (automaticamente). Por fim, o código do front-end é integrado com o código sintetizado automaticamente a partir da semântica dinâmica formal (back-end).

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:57:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3142_1.pdf: 2136149 bytes, checksum: 9584d05181d7f6e862c757ce418c8701 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / de Siqueira Teles, Fabrício; Pierre Louis Robin, Jacques. Towards Model-Driven Engineering Constraint-Based Scheduling Applications. 2008. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2008.

O uso de geotecnologias pode contribuir de forma muito significativa para os estudos em geomorfologia. Considerando os principais componentes desta ciência, morfografia, morfometria, morfogênese e morfocronologia, os modelos digitais para a representação da superfície da Terra podem ser amplamente utilizados na aquisição de muitas destas informações. O uso de Modelos Digitais de Elevação (MDE) há alguns anos, já é uma realidade em estudos envolvendo geomorfologia. A sua utilização permite a aquisição de variáveis e parâmetros objetivos que podem servir à definição de critérios para o agrupamento de unidades geomorfológicas. Podendo, portanto, ser um instrumento valioso para mapeamento de áreas amplas em escalas de 1:50.000 e 1:100.000. Para tanto, é necessário definir os critérios coerentes e os algoritmos de segmentação que oferecem os melhores resultados para as diversas áreas de estudo. Os MDE gerados pela missão Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) são de vasta abrangência e contemplam todo o território nacional brasileiro. Portanto, os dados gerados pela missão podem ser uma importante fonte de informação para mapeamentos com metodologia única. O alcance deste objetivo não garante avanços metodológicos na cartografia geomorfológica, tendo em vista que a possibilidade de comparação entre diferentes cartas geomorfológicas de detalhe ainda é restrita. / Geotechnologies can contribute significantly to geomorphology studies. Whereas the main principles of this science, mophography, morphometry, morphogenesis and morphochronology, the digital models used to represent the Earth surface can be widely utilized in a bunch of these data. Lately, the use of Digital Elevation Model (DEM) can be considered a reality in geomorphology studies. The utilization allows the acquisition of objective variables and parameters that can be suitable for definition of geomorphological units. Hence, can be a valuable tool for wide area mapping using 1:50.000 and 1:100.000 scales. For that reason, it is necessary to define coherent criteria and the proper segmentation algorithm in order to reach better results for different study cases. DEM provided by Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) are wide range and cover the whole national territory. Therefore, data provided by this mission can be an important information for a single methodology mapping project.

Au niveau système, un ensemble d'experts spécifient des propriétés fonctionnelles et non fonctionnelles en utilisant chacun leurs propres modèles théoriques, outils et environnements. Chacun essaye d'utiliser les formalismes les plus adéquats en fonction des propriétés à vérifier. Cependant, chacune des vues d'expertise pour un domaine s'appuie sur un socle commun et impacte direct ou indirectement les modèles décrits par les autres experts. Il est donc indispensable de maintenir une cohérence sémantique entre les différents points de vue, et de pouvoir réconcilier et agréger chacun des points de vue avant de poursuivre les différentes phases d'analyse. Cette thèse propose un modèle, dénommé PRISMSYS, qui s'appuie sur une approche multi-vue dirigée par les modèles et dans laquelle pour chacun des domaines, chaque expert décrit les concepts de son domaine et la relation que ces concepts entretiennent avec le modèle socle. L'approche permet de maintenir la cohérence sémantique entre les différentes vues à travers la manipulation d'événements et d'horloges logiques. PRISMSYS est basé sur un profil UML qui s'appuie autant que possible sur les profils SysML et MARTE. Le modèle sémantique qui maintien la cohérence est spécifié avec le langage CCSL qui est un langage formel déclaratif pour la spécification de relations causales et temporelles entre les événements de différentes vues. L'environnement proposé par PRISMSYS permet la co-simulation du modèle et l'analyse. L'approche est illustrée en s'appuyant sur une architecture matérielle dans laquelle le domaine d'analyse privilégié est un domaine de consommation de puissance. / At the system-level, experts specify functional and non-functional properties by employing their own theoretical models, tools and environments. Such experts attempt to use the most adequate formalisms to verify the defined system properties in a specific domain. Nevertheless, each one of these experts' views is supported on a common base and impacts directly or indirectly the models described by the other experts. Therefore, it is essential to keep a semantic coherence among the different points of view, and also to be able to reconcile and to include all the points of view before undertaking the different phases of the analysis. This thesis proposes a specific domain model called PRISMSYS. This model is based on a model-driven multi-view approach where the concepts, and the relationships between them, are described for each experts' domain. Moreover, these concepts maintain a relation with a backbone model. PRISMSYS allows keeping a semantic coherence among the different views by means of the manipulation of events and logical clocks. PRISMSYS is represented in an UML profile, supported as much as possible by SysML and MARTE. The semantic model, which preserves the view coherence, is specified by using CCSL, a declarative formal language for the specification of causal and temporal relationships between events of different views. The environment proposed by PRISMSYS allows the co-simulation of the model and its analysis. The approach is illustrated taking as case study an electronic system, where the main domain analysis is power consumption.

[EN] Hydric soil erosion is an economic and ecological problem throughout the world. Current investigation of the processes intervening in the erosion needs detailed information about the soil's surface topography appropriate in resolution and precision for the work's scale. Part of the studies trying to model and quantify the erosive processes are carried out in laboratories, in detailed scales (millimetric), and need methods capable of giving accurate measurements of the surface, in an efficient way. Experiments carried out in a laboratory to measure hydric erosion are based on the use of rain simulators on small soil plots. Soil's rugosity or micro relief influences considerably the distribution of rain water among infiltration and run-off, and is a key factor when modelling erosive processes. Accurate measurement of the plot's relief before and after the rain simulation allows estimation based on the volume differences. In recent years there is an increasing demand for accurate topographical data in the area of geomorphological science. Reproduction of the soil's surface is done by means of Digital Elevation Models (DEM), generated from massive altimetric data acquired by means of laser scanners or image-based photogrammetric techniques. These data have been collected by means of classical photogrammetric techniques (among others) up until recently; it is not, however, an easy task, and furthermore, to achieve the necessary accuracy, a strict methodology is needed, taking into account all the error sources in the process. Advances in digital photogrammetry and related fields, such as image processing and computer vision, have brought new software tools with potential application in various fields, such as geomorphology and erosion study. Structure from Motion (SfM) method produces automatically a 3D model of an object from multiple converging images, using automatic image to image registry methods and image correspondence algorithms, which allow a great degree of automatization and a greater ease of use, with a very low cost. This thesis tries to establish a DEM collection methodology of an experimental zone in a laboratory after repeated episodes of simulated rain by means of photogrammetric techniques based on SfM. Based on the obtained DEM, an estimation of the erosion using DEM of Difference (DoD) techniques will be carried out, comparing these estimations with the results of the obtained run-off and infiltration to validate the method. The results show the suitability of this technique for laboratory erosion studies. / [ES] La erosión hídrica del suelo es hoy un problema económico y ecológico en todo el mundo. La investigación actual de los procesos que intervienen en la erosión requiere información detallada sobre la topografía de la superficie del suelo con resolución y precisión adecuadas a la escala de trabajo. Una parte de los estudios que se realizan para la modelización y cuantificación de los procesos erosivos se llevan a cabo en laboratorio, a escalas de detalle (milimétricas), y necesitan métodos capaces de proporcionar mediciones precisas de la superficie, de una manera eficiente. Los experimentos realizados en laboratorio para la medición de la erosión hídrica se basan en el uso de simuladores de lluvia sobre parcelas de suelo de reducidas dimensiones. La rugosidad o microrrelieve del suelo influye considerablemente en el reparto de agua de lluvia entre infiltración y escorrentía, y es un parámetro importante para la modelización de procesos erosivos. La medición precisa del relieve de la parcela antes y después de la simulación de la lluvia permite estimar la erosión a partir de las diferencias de volumen. Así, en los últimos años se ha producido una creciente demanda de datos topográficos de precisión en el ámbito de las ciencias geomorfológicas. La representación de la superficie del suelo se realiza a través de Modelos Digitales de Elevaciones (MDE), generados a partir de datos altimétricos masivos, adquiridos mediante escáneres láser o por técnicas fotogramétricas basadas en imágenes. La obtención de estos datos se ha realizado mediante técnicas fotogramétricas clásicas (entre otras) hasta hace poco; sin embargo, no es una tarea trivial, y además para conseguir las precisiones necesarias se ha de trabajar con una metodología rigurosa que tenga en cuenta todas las fuentes de error en el proceso. Los avances experimentados en fotogrametría digital y otros ámbitos relacionados, como el procesamiento de imágenes y la visión por computador, han proporcionado nuevas herramientas software disponibles con gran potencial de aplicación en muchas y variadas disciplinas, entre ellas la geomorfología y el estudio de la erosión. El método Structure from Motion (SfM) obtiene de forma automática un modelo 3D de un objeto a partir de múltiples imágenes convergentes empleando métodos automáticos de registro imagen a imagen y algoritmos de correspondencia de imágenes, lo que permite un alto nivel de automatización y una mayor facilidad de uso, con un coste muy bajo. En esta tesis se pretende establecer una metodología para la obtención de MDE de una zona experimental en laboratorio tras sucesivos episodios de simulación de lluvia mediante técnicas fotogramétricas basadas en SfM. A partir de los MDE obtenidos se realizará una estimación de la erosión aplicando técnicas de diferencias de MDE (DoD), contrastando estas estimaciones con los resultados de los sedimentos arrastrados por la escorrentía y la infiltración para validar el método. Los resultados han demostrado la idoneidad de esta técnica en los estudios de erosión en laboratorio. / [CAT] L'erosió hídrica del sòl és actualment un problema econòmic i ecològic en tot el món. La investigació actual dels processos que intervenen en l'erosió requereix informació detallada sobre la topografia de la superfície del sòl amb resolució i precisió adequades a l'escala de treball. Una part dels estudis que es realitzen per a la modelització i quantificació dels processos erosius es duen a terme en laboratori, a escales de detall (mil·limètriques) , i necessiten mètodes capaços de proporcionar mesuraments precisos de la superfície, d'una manera eficient. Els experiments realitzats en laboratori per al mesurament de l'erosió hídrica es basen en l'ús de simuladors de pluja sobre parcel·les de sòl de reduïdes dimensions. La rugositat o microrrelleu del sòl influeix considerablement en el repartiment d'aigua de pluja entre infiltració i escolament, i és un paràmetre important per a la modelització de processos erosius. La medició precisa del relleu de la parcel·la abans i després de la simulació de la pluja permet estimar l'erosió a partir de les diferències de volum. Així, en els últims anys s'ha produït una creixent demanda de dades topogràfiques de precisió en l'àmbit de les ciències geomorfològiques. La representació de la superfície del sòl es realitza a través de Models Digitals d'Elevacions (MDE) , generats a partir de dades altimètriques massives, adquirides per mitjà d'escàners làser o per tècniques fotogramètriques basades en imatges. La obtenció d'estes dades s'ha realitzat amb tècniques fotogramètriques clàssiques (entre altres) fins fa poc; no obstant això, no és una tasca trivial, i a més per a aconseguir les precisions necessàries s'ha de treballar amb una metodologia rigorosa que tinga en compte totes les fonts d'error en el procés. Els avanços experimentats en fotogrametria digital i altres àmbits relacionats, com el processament d'imatges i la visió per computador, han proporcionat noves ferramentes disponibles amb gran potencial d'aplicació en moltes i variades disciplines, entre elles la geomorfologia i l'estudi de l'erosió. El mètode Structure from Motion (SfM) obté de forma automàtica un model 3D d'un objecte a partir de múltiples imatges convergents emprant mètodes automàtics de registre imatge a imatge i algoritmes de correspondència d'imatges, la qual cosa permet un alt nivell d'automatització i una major facilitat d'ús, amb un cost molt baix. En esta tesi es pretén establir una metodologia per a l'obtenció de MDE d'una zona experimental en laboratori després de successius episodis de simulació de pluja per mitjà de tècniques fotogramètriques basades en SfM. A partir dels MDE obtinguts es realitzarà una estimació de l'erosió aplicant tècniques de diferències de MDE (DoD) , contrastant estes estimacions amb els resultats dels sediments arrossegats per l'escolament i la infiltració per a validar el mètode. Els resultats han demostrat la idoneïtat d'esta tècnica en els estudis d'erosió en laboratori. / Balaguer Puig, M. (2015). Análisis empírico de soluciones fotogramétricas en estudios de erosión hídrica en laboratorio [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58989 / TESIS

La Ingeniería de Líneas de Productos Software -Software Product Line Engineerings (SPLEs) en inglés- es una técnica de desarrollo de software que busca aplicar los principios de la fabricación industrial para la obtención de aplicaciones informáticas: esto es, una Línea de productos Software -Software Product Line (SPL)- se emplea para producir una familia de productos con características comunes, cuyos miembros, sin embargo, pueden tener características diferenciales. Identificar a priori estas características comunes y diferenciales permite maximizar la reutilización, reduciendo el tiempo y el coste del desarrollo. Describir estas relaciones con la suficiente expresividad se vuelve un aspecto fundamental para conseguir el éxito. La Ingeniería Dirigida por Modelos -Model Driven Engineering (MDE) en inglés- se ha revelado en los últimos años como un paradigma que permite tratar con artefactos software con un alto nivel de abstracción de forma efectiva. Gracias a ello, las SPLs puede aprovecharse en granmedida de los estándares y herramientas que han surgido dentro de la comunidad de MDE. No obstante, aún no se ha conseguido una buena integración entre SPLE y MDE, y como consecuencia, los mecanismos para la gestión de la variabilidad no son suficientemente expresivos. De esta manera, no es posible integrar la variabilidad de forma eficiente en procesos complejos de desarrollo de software donde las diferentes vistas de un sistema, las transformaciones de modelos y la generación de código juegan un papel fundamental. Esta tesis presenta MULTIPLE, un marco de trabajo y una herramienta que persiguen integrar de forma precisa y eficiente los mecanismos de gestión de variabilidad propios de las SPLs dentro de los procesos de MDE. MULTIPLE proporciona lenguajes específicos de dominio para especificar diferentes vistas de los sistemas software. Entre ellas se hace especial hincapié en la vista de variabilidad ya que es determinante para la especificación de SPLs. / Gómez Llana, A. (2012). MODEL DRIVEN SOFTWARE PRODUCT LINE ENGINEERING: SYSTEM VARIABILITY VIEW AND PROCESS IMPLICATIONS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/15075 / Palancia

Los juegos serios colaborativos tienen un impacto positivo en el comportamiento y el aprendizaje, pero siguen desarrollándose para plataformas tecnológicas tradicionales como videoconsolas y ordenadores de sobremesa o portátiles, los cuales han sido identificados como sub-óptimos para niños en diversos estudios. En su lugar, el uso de dispositivos móviles como tabletas y teléfonos inteligentes presenta diversas ventajas: son económicamente asequibles, están ampliamente distribuidos, y pueden ser transportados, lo cual permite la actividad física y poder iniciar un juego sin necesitar que los usuarios se trasladen a una localización fija, especialmente dedicada para tal fin. Además, combinar varios de estos dispositivos y coordinar la interacción entre ellos en lo que se denomina Entorno Multi-Pantalla (EMP) proporciona beneficios adicionales para la colaboración tales como una mayor escalabilidad, conciencia del espacio de trabajo, paralelismo y fluidez de las interacciones. La interacción en estos entornos multi-tableta es por tanto un aspecto crítico. Los dispositivos móviles están diseñados para ser interactuados mediante el toque de los dedos principalmente, lo cual es muy sencillo y directo, pero está normalmente limitado a la pequeña dimensión de las pantallas, lo que puede conllevar la oclusión de la pantalla y la infrautilización del espacio periférico. Por esta razón, esta tesis se centra en la exploración de otro mecanismo de interacción que puede complementar al táctil: interacciones tangibles alrededor del dispositivo. Las interacciones tangibles están basadas en la manipulación de objetos físicos, lo que presenta un valor adicional en la educación de los niños puesto que resuena con los manipulativos educativos tradicionales y permite la exploración del mundo físico. Por otra parte, la explotación del espacio que envuelve a las pantallas tiene diversos beneficios adicionales para actividades educativas colaborativas: reducida oclusión de la pantalla (lo cual puede incrementar la conciencia del espacio de trabajo), el uso de objetos tangibles como contenedores de información digital que puede ser transportada de forma continua entre dispositivos, y la identificación de un determinado estudiante a través de la codificación de su ID en un operador tangible (lo cual facilita el seguimiento de sus acciones y progreso durante el juego). Esta tesis describe dos enfoques distintos para construir juegos educativos colaborativos en EMPs utilizando interacciones tangibles alrededor de los dispositivos. Una, denominada MarkAirs, es una solución óptica aérea que no necesita ningún hardware adicional aparte de las tabletas excepto diversas tarjetas de cartón impresas. La otra, Tangibot, introduce un robot tangiblemente controlado y otro atrezo físico en el entorno, y se basa en tecnología RFID. Ambas interacciones son respectivamente evaluadas, y se observa que MarkAirs es usable y poco exigente tanto para adultos como para niños, y que se pueden realizar con éxito gestos de grano fino encima de las tabletas con ella. Además, al aplicarse en juegos colaborativos, puede ayudar a reducir la oclusión de las pantallas y la interferencia entre las distintas acciones de los usuarios, lo cual es un problema que puede surgir en este tipo de escenarios cuando solamente se dispone de interacciones táctiles. Se evalúa un juego educativo colaborativo con MarkAirs con niños de educación primaria, y se concluye que este mecanismo es capaz de crear experiencias de aprendizaje colaborativo y de presentar un valor añadido en términos de experiencia de usuario, aunque no en eficiencia. Con respecto a Tangibot, se muestra que controlar colaborativamente un robot móvil mediante unas palas tangibles con cierta precisión es factible para niños a partir de los tres años de edad, e incluso para personas mayores con un deterioro cognitivo leve. Además, proporciona una experiencia divertida / Collaborative serious games have a positive impact on behavior and learning, but the majority are still being developed for traditional technological platforms, e.g., video consoles and desktop/laptop computers, which have been deemed suboptimal for children by several studies. Instead, the use of handheld devices such as tablets and smartphones presents several advantages: they are affordable, very widespread, and mobile---which enables physical activity and being able to engage in a game without requiring users to gather around a fixed, dedicated, location. Plus, combining several of these devices and coordinating interactions across them in what is called a Multi-Display Environment (MDE) brings on additional benefits to collaboration like higher scalability, awareness, parallelism, and fluidity of the interaction. How to interact with these multi-tablet environments is therefore a critical issue. Mobile devices are designed to be interacted mainly via touch, which is very straightforward but usually limited to the small area of the displays, which can lead to the occlusion of the screen and the underuse of the peripheral space. For this reason, this thesis focuses on the exploration of another interaction mechanism that can complement touch: tangible around-device interactions. Tangible interactions are based on the manipulation of physical objects, which have an added value in childhood education as they resonate with traditional learning manipulatives and enable the exploration of the physical world. On the other hand, the exploitation of the space surrounding the displays has several potential benefits for collaborative-learning activities: reduced on-screen occlusion (which may increase workspace awareness), the use of tangible objects as containers of digital information that can be seamlessly moved across devices, and the identification of a given student through the encoding of their ID in a tangible manipulator (which facilitates the tracking of their actions and progress throughout the game). This thesis describes two different approaches to build collaborative-learning games for MDEs using tangible around-device interactions. One, called MarkAirs, is a mid-air optical solution relying on no additional hardware besides the tablets except for several cardboard printed cards. The other, Tangibot, introduces a tangible-mediated robot and other physical props in the environment and is based on RFID technology. Both interactions are respectively evaluated, and it is observed that MarkAirs is usable and undemanding both for adults and for children, and that fine-grained gestures above the tablets can be successfully conducted with it. Also, when applied to collaborative games, it can help reduce screen occlusion and interference among the different users' actions, which is a problem that may arise in such settings when only touch interactions are available. A collaborative learning game with MarkAirs is evaluated with primary school children, revealing this mechanism as capable of creating collaborative learning experiences and presenting an added value in user experience, although not in performance. With respect to Tangibot, we show how collaboratively controlling a mobile robot with tangible paddles and achieving certain precision with it is feasible for children from 3 years of age, and even for elderly people with mild cognitive impairment. Furthermore, it provides a fun experience for children and maintains them in a constant state of flow. / Els jocs seriosos col·laboratius tenen un impacte positiu en el comportament i l'aprenentatge, però continuen sent desenvolupats per a plataformes tecnològiques tradicionals com videoconsoles i ordinadors de sobretaula o portàtils, els quals han sigut identificats com sub-òptims per a xiquets en diversos estudis. D'altra banda, l'ús de dispositius mòbils com ara tabletes i telèfons intel·ligents presenta diversos avantatges: són econòmicament assequibles, estan àmpliament distribuïts i poden ser transportats, la qual cosa permet l'activitat física i poder iniciar un joc sense necessitat de què els usuaris es traslladen a una localització fixa i especialment dedicada per a eixa finalitat. A més, combinar diversos d'estos dispositius i coordinar la interacció entre ells en el que es denomina Entorn Multi-Pantalla (EMP) proporciona beneficis addicionals per a la col·laboració tals com una major escalabilitat, consciència de l'espai de treball, paral·lelisme i fluïdesa de les interaccions. La interacció amb estos entorns multi-tableta és per tant crítica. Els dispositius mòbils estan dissenyats per a ser interactuats mitjançant tocs de dit principalment, mecanisme molt senzill i directe, però està normalment limitat a la reduïda dimensió de les pantalles, cosa que pot ocasionar l'oclusió de la pantalla i la infrautilització de l'espai perifèric. Per aquesta raó, la present tesi se centra en l'exploració d'un altre mecanisme d'interacció que pot complementar al tàctil: interaccions tangible al voltant dels dispositius. Les interaccions tangibles estan basades en la manipulació d'objectes físics, cosa que presenta un valor addicional en l'educació dels xiquets ja que ressona amb els manipulatius tradicionals i permet l'exploració del món físic. D'altra banda, l'explotació de l'espai que envolta a les pantalles té diversos beneficis addicionals per a activitats educatives col·laboratives: reduïda oclusió de la pantalla (la qual cosa pot incrementar la consciència de l'espai de treball), l'ús d'objectes tangibles com a contenidors d'informació digital que pot ser transportada de forma continua entre dispositius, i la identificació d'un estudiant determinat a través de la codificació de la seua identitat en un operador tangible (cosa que facilita el seguiment de les seues accions i progrés durant el joc). Aquesta tesi descriu dos enfocaments distints per a construir jocs educatius col·laboratius en EMPs utilitzant interaccions tangibles al voltant dels dispositius. Una, denominada MarkAirs, és una solució òptica aèria que no precisa de cap maquinari addicional a banda de les tabletes, exceptuant diverses targetes de cartró impreses. L'altra, Tangibot, introdueix un robot controlat tangiblement i attrezzo físic addicional en l'entorn, i es basa en tecnologia RFID. Ambdues interaccions són avaluades respectivament, i s'observa que MarkAirs és usable i poc exigent tant per a adults com per a xiquets, i que es poden realitzar gestos de granularitat fina dalt de les tabletes amb ella. A més a més, en aplicar-se a jocs col·laboratius, pot ajudar a reduir l'oclusió de les pantalles i la interferència entre les distintes accions dels usuaris, problema que pot aparèixer en este tipus d'escenaris quan solament es disposa d'interaccions tàctils. S'avalua un joc educatiu col·laboratiu amb MarkAirs amb xiquets d'educació primària, i es conclou que aquest mecanisme és capaç de crear experiències d'aprenentatge col·laboratiu i de presentar un valor afegit en termes d'experiència d'usuari, tot i que no en eficiència. Respecte a Tangibot, es mostra que controlar conjuntament un robot mòbil mitjançant unes pales tangibles amb certa precisió és factible per a xiquets a partir de tres anys i inclús per a persones majors amb un lleu deteriorament cognitiu. A més, proporciona una experiència divertida per als xiquets i els manté en un estat constant de flow. / García Sanjuan, F. (2018). CREAME: CReation of Educative Affordable Multi-surface Environments [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/101942 / TESIS

Cyber-physical systems are dynamic physical systems that are controlled by computers for their safe and sound operations (e.g., cars, satellites, robots, elevators, and many others). Consequently, the programs running cyber-physical systems have real-time requirements, which require the programs to compute not only correctly but also timely because dynamic physical systems need to move to correct positions within certain duration to ensure safe and sound operations. To satisfy real-time requirements in better ways, many real-time languages have been proposed in the literature. Nevertheless, the general-purpose non-real-time languages C and C++ have remained the de facto languages to program cyber-physical systems, including Mars rovers and F-35 jet fighters. Given this reality, the better ways to satisfy real-time requirements have been the use of model-based tools (e.g., MATLAB/Simulink) that allow cyber-physical systems to be designed by modeling and simulating them and the resulting models to be translated automatically to C programs. Model-based tools, however, leave the resulting C programs for manual integration with other C/C++ programs, such as legacy/third-party device drivers and libraries. Since manual integration could slip in some inconsistencies, which proved fatal in the maiden flight of Ariane-5 rocket, this work shows how the standard features of C++, which support active libraries, can be used to embed a model-based real-time language, called Tice, as a C++ active library that can be used to declaratively express models of real-time systems that are processable by off-the-shelf standard C++ compilers (e.g., GCC and Clang) that automatically not only translate the models into C/C++ programs but also check both the validity of the models and the consistency of the models with other C/C++ programs. Furthermore, being compilable by off-the-shelf standard C++ compilers also sets Tice apart from other real-time languages already proposed in the literature because the other languages require either their own special compilers/interpreters or non-standard C/C++ compilers. Consequently, while Tice itself either uses no C++ features that are unsuitable for cyber-physical systems (e.g., exception) or uses some in judicious manner (e.g., template instantiations to generate programs), Tice prevents no usage that is permitted by standard C++ compilers. Beside that, as C++ active libraries are indeed ordinary C++ libraries, C++ active libraries are seamlessly composable as ordinary C++ libraries, and therefore, as models play an increasingly important role in software engineering, this work shows the potential of C++ as a platform for language-oriented programming where different languages that express different kinds of models and are embedded as C++ active libraries could be composed seamlessly.

Les travaux présentés dans ce manuscrit s’appliquent au domaine de la gestion de crise française, et notamment à la phase de réponse qui suit un évènement majeur, comme une crue ou un accident industriel. Suite à l’évènement, des cellules de crise sont activées pour prévenir et traiter les conséquences de la crise. Elles font face, dans l’urgence, à de nombreuses difficultés. Les parties-prenantes sont nombreuses, autonomes et hétérogènes, la coexistence de plans d’urgence engendre des contradictions et des effets en cascade se nourrissent des interconnexions entre réseaux. Ces constats arrivent alors que les données disponibles sur les réseaux informatiques ne cessent de se multiplier. Elles sont, par exemple, émises par des capteurs de mesures, sur des réseaux sociaux, ou par des bénévoles. Ces données sont l’occasion de concevoir un système d’information capable de les collecter pour les interpréter en un ensemble d’information formalisé, utilisable en cellule de crise. Pour réussir, les défis liés aux 4Vs du Big data doivent être relevés en limitant le Volume, unifiant (la Variété) et améliorant la Véracité des données et des informations manipulées, tout en suivant la dynamique (Vélocité) de la crise en cours. Nos états de l’art sur les différentes parties de l’architecture recherchée nous ont permis de définir un tel système d’information. Ce dernier est aujourd’hui capable de (i) recevoir plusieurs types d’évènements émis de sources de données connues ou inconnues, (ii) d’utiliser des règles d’interprétations directement déduites de règles métiers réelles et (iii) de formaliser l’ensemble des informations utiles aux parties-prenantes. Son architecture fait partie des architectures orientées évènements, et coexiste avec l’architecture orientée services du logiciel développé par le laboratoire Centre de Génie Industriel (CGI). Le système d’information ainsi implémenté a pu être éprouvé sur un scénario de crue majeure en Loire Moyenne, élaboré par deux Services de Prévision des Crues (SPC) français. Le modèle décrivant la situation de crise courante, obtenu par le système d’information proposé, peut être utilisé pour (i) déduire un processus de réponse à la crise, (ii) détecter des imprévus ou (iii) mettre à jour une représentation de la situation en cellule de crise. / The present work is applied to the field of French crisis management, and specifically to the crisis response phase which follows a major event, like a flood or an industrial accident. In the aftermath of the event, crisis cells are activated to prevent and deal with the consequences of the crisis. They face, in a hurry, many difficulties. The stakeholders are numerous, autonomous and heterogeneous, the coexistence of contingency plans favours contradictions and the interconnections of networks promotes cascading effects. These observations arise as the volume of data available continues to grow. They come, for example, from sensors, social media or volunteers on the crisis theatre. It is an occasion to design an information system able to collect the available data to interpret them and obtain information suited to the crisis cells. To succeed, it will have to manage the 4Vs of Big Data: the Volume, the Variety and Veracity of data and information, while following the dynamic (velocity) of the current crisis. Our literature review on the different parts of this architecture enables us to define such an information system able to (i) receive different types of events emitted from data sources both known and unknown, (ii) to use interpretation rules directly deduced from official business rules and (iii) to structure the information that will be used by the stake-holders. Its architecture is event-driven and coexists with the service oriented architecture of the software developed by the CGI laboratory. The implemented system has been tested on the scenario of a 1/100 per year flood elaborated by two French forecasting centres. The model describing the current crisis situation, deduced by the proposed information system, can be used to (i) deduce a crisis response process, (ii) to detect unexpected situations, and (iii) to update a COP suited to the decision-makers.

Traditionelle 3D-Anwendungsentwicklung für VR/AR verläuft in heterogenen Entwicklerteams unstrukturiert, ad hoc und ist fehlerbehaftet. Der präsentierte Roundtrip3D Entwicklungsprozess ermöglicht die iterativ inkrementelle 3D-Anwendungsentwicklung, wechselseitig auf Softwaremodell- und Implementierungsebene. Modelle fördern das gemeinsame Verständnis unter Projektbeteiligten und sichern durch generierte Schnittstellen gleichzeitiges Programmieren und 3D-Modellieren zu. Das Roundtrip3D Werkzeug ermittelt Inkonsistenzen zwischen vervollständigten 3D-Inhalten und Quelltexten auch für verschiedene Plattformen und visualisiert sie auf abstrakter Modellebene. Die gesamte Implementierung wird nicht simultan, sondern nach codegetriebener Entwicklung kontrolliert mit Softwaremodellen abgeglichen. Inkremente aus aktualisierten Softwaremodellen fließen in dann wieder zueinander konsistente Quelltexte und 3D-Inhalte ein. Der Roundtrip3D Entwicklungsprozess vereint dauerhaft Vorteile codegetriebener mit modellgetriebener 3D-Anwendungsentwicklung und fördert strukturiertes Vorgehen im agilen Umfeld.