Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-11-13T10:55:28Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcelo Rodrigues Fortes - 2018.pdf: 2838097 bytes, checksum: d4a5cf0a63ac4bf2c855f5bbaf4d5b65 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-11-13T11:10:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcelo Rodrigues Fortes - 2018.pdf: 2838097 bytes, checksum: d4a5cf0a63ac4bf2c855f5bbaf4d5b65 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-13T11:10:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcelo Rodrigues Fortes - 2018.pdf: 2838097 bytes, checksum: d4a5cf0a63ac4bf2c855f5bbaf4d5b65 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-10-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Middleware platforms aim to facilitate the construction of distributed applications, hiding the complexities and specificities inherent in the underlying platform. However, while middleware facilitates the construction of applications, its own construction is quite complex, requiring good knowledge in software design and implementation. In this sense, some approaches have been proposed, with the aim of presenting more flexible and configurable ways to build middleware, for example, reflective middleware, model-driven middleware and component-based middleware. Another example is the Model-Driven Domain-Specific Middleware (MD-DSM) approach, which employs Model-Driven Engineering concepts for building middleware platforms that support the execution of model-based applications. MD-DSM solves several problems related to building middleware for different domains. However, the entire process of verifying and validating the final MDDSM product is performed in an ad hoc way, without a methodology that guides the middleware engineer during these activities, possibly compromising the quality of the final product. In this work, we present a verification and validation (V&V) methodology that systematizes the entire quality assurance activities of this category of middleware. In addition, we present a tool that automates much of the V&V activities that need to be performed to ensure the quality of a middleware system built using MD-DSM. We also present a quantitative evaluation of the V&V tool. / Sistemas de middleware têm como objetivo facilitar a construção de aplicações distribuídas, ocultando as complexidades e especificidades inerentes à plataforma subjacente. Entretanto, embora o middleware facilite a construção de aplicações, sua própria construção é bastante complexa, exigindo um bom conhecimento em design e implementação de software. Nesse sentido, algumas abordagens têm sido propostas, com o objetivo de apresentar formas mais flexíveis e configuráveis para construção de middleware, por exemplo, middleware reflexivo, middleware dirigido por modelos e middleware baseado em componentes. Outro exemplo é a abordagem denominada Model-Driven Domain-Specific Middleware (MD-DSM), que emprega conceitos de Engenharia Dirigida por Modelos para construção de plataformas de middleware que suportam a execução de aplicações também baseadas em modelos. MD-DSM resolve vários problemas relacionados à construção de middleware para diferentes domínios. No entanto, todo o processo de verificação e validação do produto final MD-DSM é realizado de forma ad hoc, sem uma metodologia que guie o engenheiro de middleware durante essas atividades, reduzindo a qualidade do produto final. Neste trabalho, apresentamos uma metodologia de verificação e validação (V&V) que sistematiza todo o processo de garantia de qualidade dessa categoria de middleware. Além disso, apresentamos uma ferramenta que automatiza grande parte das atividades de V&V para middleware baseado em MD-DSM. Também apresentamos uma avaliação quantitativa da ferramenta de V&V implementada.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Objetos de Aprendizagem (OA) sÃo recursos digitais utilizados tanto para auxiliar os professores em sala de aula na transmissÃo de conceitos como para facilitar a compreensÃo dos mesmos pelos alunos. No entanto, esses recursos possuem limitaÃÃes que acabam por restringir os ganhos resultantes de sua utilizaÃÃo. Uma delas està relacionada a capacidade limitada de abertura desses recursos, fato que impede os professores, por si prÃprios, de adaptÃ-los Ãs suas necessidades pedagÃgicas. Essa ideia de adaptaÃÃo comunga com o desejo de compartilhamento e democratizaÃÃo de informaÃÃo e conhecimento pregados pelo movimento dos recursos educacionais abertos (REA). No entanto, para efetuar as adaptaÃÃes dentro da filosofia desse movimento, as estratÃgias existentes de abertura desses recursos requerem que os professores tenham acesso aos cÃdigos fontes e conhecimento para realizar tais adaptaÃÃes. Outro problema dos OA està relacionado aos processos de desenvolvimento empregados que nÃo consideram a multidisciplinaridade das equipes que os produzem. No intuito de minimizar essas limitaÃÃes, conceitos de Engenharia de Software sÃo utilizados neste trabalho para propor uma estratÃgia de adaptaÃÃo de recursos digitais, especificamente de OA, denominada de CustomizaÃÃo Guiada. Essa estratÃgia tem por objetivo possibilitar a indicaÃÃo, em tempo de projeto, dos elementos que podem ser manipulados pelos professores diretamente na interface dos recursos. AlÃm disso, ao utilizar um processo de desenvolvimento de software orientado a modelos, que possui uma linguagem especÃfica de domÃnio, a comunicaÃÃo entre os membros da equipe à facilitada. Para implementar a estratÃgia proposta, uma ferramenta de autoria (CLO Studio) à desenvolvida e utilizada para avaliar tanto o desenvolvimento de um OA customizÃvel (OAC), atravÃs da anÃlise da manipulaÃÃo do CLO Studio por uma equipe de desenvolvimento de OA, quanto a sua utilizaÃÃo, atravÃs da anÃlise do uso desse tipo de recurso por professores. Os resultados mostram que o processo de desenvolvimento dos OAC tanto estimula a cooperaÃÃo dos profissionais da equipe de desenvolvimento quanto facilita a comunicaÃÃo entre eles. AlÃm disso, a utilizaÃÃo desse tipo de recurso possibilita uma maior autonomia dos professores, abrindo novas oportunidades em suas prÃticas docentes.

Atualmente, o projeto de sistemas tempo-real embarcados e distribuídos está crescendo em complexidade devido à sua natureza heterogênea e ao crescente número e diversidade de funções que um único sistema desempenha. Sistemas de automação industrial, sistemas eletrônicos em automóveis e veículos aéreos, equipamentos médicos, entre outros, são exemplos de tais sistemas. Tais sistemas são compostos por componentes distintos (blocos de hardware e software), os quais geralmente são projetados concorrentemente utilizando modelos, ferramentas e linguagens de especificação e implementação diferentes. Além disso, estes sistemas tem requisitos específicos e importantes, os quais não representam (por si só) as funcionalidades esperadas do sistema, mas podem afetar a forma como o sistema executa suas funcionalidades e são muito importantes para a realização do projeto com sucesso. Os chamados requisitos não-funcionais são difíceis de tratar durante todo o ciclo de projeto porque normalmente um único requisito não-funcional afeta vários componentes diferentes. A presente tese de doutorado propõe a integração automatizada das fases de projeto de sistemas tempo-real embarcados e distribuídos focando em aplicações na área da automação. A abordagem proposta usa técnicas de engenharia guiada por modelos (do inglês Model Driven Engineering ou MDE) e projeto orientado a aspectos (do inglês Aspect-Oriented Design ou AOD) juntamente com o uso de plataformas previamente desenvolvidas (ou desenvolvida por terceiros) para projetar os componentes de sistemas tempo-real embarcados e distribuídos. Adicionalmente, os conceitos de AOD permitem a separação no tratamento dos requisitos de naturezas diferentes (i.e. requisitos funcionais e não-funcionais), melhorando a modularização dos artefatos produzidos (e.g. modelos de especificação, código fonte, etc.). Além disso, esta tese propõe uma ferramenta de geração de código, que suporta a transição automática das fases iniciais de especificação para as fases seguintes de implementação. Esta ferramenta usa um conjunto de regras de mapeamento, que descrevem como elementos nos níveis mais altos de abstração são mapeados (ou transformados) em elementos dos níveis mais baixos de abstração. Em outras palavras, tais regras de mapeamento permitem a transformação automática da especificação inicial, as quais estão mais próximo do domínio da aplicação, em código fonte para os componentes de hardware e software, os quais podem ser compilados e sintetizados por outras ferramentas para se obter a realização/implementação do sistema tempo-real embarcado e distribuído. / Currently, the design of distributed embedded real-time systems is growing in complexity due to the increasing amount of distinct functionalities that a single system must perform, and also to concerns related to designing different kinds of components. Industrial automation systems, embedded electronics systems in automobiles or aerial vehicles, medical equipments and others are examples of such systems, which includes distinct components (e.g. hardware and software ones) that are usually designed concurrently using distinct models, tools, specification, and implementation languages. Moreover, these systems have domain specific and important requirements, which do not represent by themselves the expected functionalities, but can affect both the way that the system performs its functionalities as well as the overall design success. The so-called nonfunctional requirements are difficult to deal with during the whole design because usually a single non-functional requirement affects several distinct components. This thesis proposes an automated integration of distributed embedded real-time systems design phases focusing on automation systems. The proposed approach uses Model- Driven Engineering (MDE) techniques together with Aspect-Oriented Design (AOD) and previously developed (or third party) hardware and software platforms to design the components of distributed embedded real-time systems. Additionally, AOD concepts allow a separate handling of requirement with distinct natures (i.e. functional and non-functional requirements), improving the produced artifacts modularization (e.g. specification model, source code, etc.). In addition, this thesis proposes a code generation tool, which supports an automatic transition from the initial specification phases to the following implementation phases. This tool uses a set of mapping rules, describing how elements at higher abstraction levels are mapped (or transformed) into lower abstraction level elements. In other words, suchmapping rules allow an automatic transformation of the initial specification, which is closer to the application domain, in source code for software and hardware components that can be compiled or synthesized by other tools, obtaining the realization/ implementation of the distributed embedded real-time system.

Heutzutage sind wir von Geräten umgeben, die sowohl Hardware wie auch Software- Komponenten beinhalten. Diese Geräte unterstützen ein breites Spektrum an verschiedenen Domänen, so zum Beispiel Telekommunikation, Luftfahrt, Automobil und andere. Derartige Systeme sind überall aufzufinden und werden als Eingebettete Systeme bezeichnet, da sie zur Informationsverarbeitung in andere Produkte eingebettet werden, wobei die Informationsverarbeitung des eingebetteten Systems jedoch nicht die bezeichnende Funktion des Produkts ist. Die ständig zunehmende Komplexität moderner eingebettete Systeme erfordert die Verwendung von mehreren Komponenten um die Funktionen von einem einzelnen System zu implementieren. Eine solche Steigerung der Funktionalität führt jedoch ebenfalls zu einem Wachstum in der Entwurfs-Komplexität, die korrekt und effizient beherrscht werden muss. Neben hohen Anforderungen bezüglich Leistungsaufnahme, Performanz und Kosten hat auch Time-to-Market-Anforderungen großen Einfluss auf den Entwurf von Eingebetteten Systemen. Design Space Exploration (DSE) beschreibt die systematische Erzeugung und Auswertung von Entwurfs-Alternativen, um die Systemleistung zu optimieren und den gestellten Anforderungen an das System zu genügen. Bei der Entwicklung von Eingebetteten Systemen, speziell beim Platform-Based Design (PBD) führt die zunehmende Anzahl von Design-Entscheidungen auf mehreren Abstraktionsebenen zu einer Explosion der möglichen Kombinationen von Alternativen, was auch für aktuelle DSE Methoden eine Herausforderung darstellt. Jedoch vermag üblicherweise nur eine begrenzte Anzahl von Entwurfs-Alternativen die zusätzlich formulierten nicht-funktionalen Anforderungen zu erfüllen. Darüber hinaus beeinflusst jede Entwurfs- Entscheidung weitere Entscheidungen und damit die resultierenden Systemeigenschaften. Somit existieren Abhängigkeiten zwischen Entwurfs-Entscheidungen und deren Reihenfolge auf dem Weg zur Implementierung des Systems. Zudem gilt es zwischen einer spezifischen Heuristik für eine bestimmte DSE, welche zu verbesserten Optimierungsresultaten führt, sowie globalen Verfahren, welche ihrerseits zur Flexibilität hinsichtlich der Anwendbarkeit bei verschiedenen DSE Szenarien beitragen, abzuwägen. Um die genannten Herausforderungen zu lösen wird eine Modellgetriebene Entwicklung (englisch Model-Driven Engineering, kurz MDE) Methodik für DSE vorgeschlagen. Für diese Methodik wird ein DSE-Domain-Metamodell eingeführt um relevante DSEKonzepte wie Entwurfsraum, Entwurfs-Alternativen, Auswertungs- und Bewertungsverfahren, Einschränkungen und andere abzubilden. Darüber hinaus modelliert das Metamodell verschiedenen DSE-Frage- stellungen, was zur Verbesserung der Flexibilität der vorgeschlagenen Methodik beiträgt. Zur Umsetzung von DSE-Regeln, welche zur Steuerung, Einschränkung und Generierung der Ent- wurfs-Alternativen genutzt werden, finden Modell-zu-Modell-Transformationen Anwendung. Durch die Fokussierung auf die Zuordnung zwischen den Schichten in einem PBDAnsatz wird eine neuartige Entwurfsraumabstraktion eingeführt, um multiple Entwurfsentscheidungen als singuläres DSE Problem zu repräsentieren. Diese auf dem Categorial Graph Product aufbauende Abstraktion entkoppelt den Explorations-Algorithmus vom Entwurfsraum und ist für Umsetzung in automatisierte Werkzeugketten gut geeignet. Basierend auf dieser Abstraktion profitiert die DSE-Methode durch die eingeführte MDEMethodik als solche und ermöglicht nunmehr neue Optimierungsmöglichkeiten sowie die Verbesserung der Integration von DSE in Entwicklungsprozesse und die Spezifikation von DSE-Szenarien. / Atualmente dispositivos contendo hardware e software são encontrados em todos os lugares. Estes dispositivos prestam suporte a uma varieadade de domínios, como telecomunicações, automotivo e outros. Eles são chamados “sistemas embarcados”, pois são sistemas de processamento montados dentro de produtos, cujo sistema de processamento não faz parte da funcionalidade principal do produto. O acréscimo de funções nestes sistemas implica no aumento da complexidade de seu projeto, o qual deve ser adequadamente gerenciado, pois além de requisitos rigorosos em relação à dissipação de potência, desempenho e custos, a pressão sobre o prazo para introdução de um produto no mercado também dificulta seu projeto. Exploração do espaço de projeto (DSE) é a atividade sistemática de gerar e avaliar alternativas de projetos, com o objetivo de otimizar suas propriedades. No desenvolvimento de sistemas embarcados, especialmente em Projeto Baseado em Plataformas (PBD), metodologias de DSE atuais são desafiadas pelo crescimento do número de decisões de projeto, o qual implica na explosão da combinação de alternativas. Porém, somente algumas destas resultam em projetos que atedem os requisitos nãofuncionais. Além disso, as decisões influenciam umas às outras, de forma que a ordem em que estas são tomadas alteram a implementação final do sistema. Outro desafio é o balanço entre flexibilidade da metodologia e seu desempenho, pois métodos globais de otimização são flexíveis, mas apresentam baixo desempenho. Já heurísticas especialmente desenvolvidas para o cenário de DSE em questão apresentam melhor desempenho, porém dificilmente são aplicáveis a diferentes cenários. Com o intuito de superar os desafios é proposta uma metodologia de projeto dirigido por modelos (MDE) adquada para DSE. Um metamodelo do domínio de DSE é definido para representar conceitos como espaço de projeto, métodos de avaliação e restrições. O metamodelo também representa diferentes problemas de DSE aprimorando a flexibilidade da metodologia. Regras de transformações de modelos implementam as regras de DSE, as quais são utilizadas para restringir e guiar a geração de projetos alternativos. Restringindo-se ao mapeamento entre camadas no PBD é proposta uma abstração para representar o espaço de projeto. Ela representa múltiplas decisões de projeto envolvidas no mapeamento como um único problema de DSE. Esta representação é adequada para a implementação em ferramentas automática de DSE e pode beneficiar o processo de DSE com uma abordagem de MDE, aprimorando a especificação de cenários de DSE e sua integração no processo de desenvolvimento. / Nowadays we are surrounded by devices containing hardware and software components. These devices support a wide spectrum of different domains, such as telecommunication, avionics, automobile, and others. They are found anywhere, and so they are called Embedded Systems, as they are information processing systems embedded into enclosing products, where the processing system is not the main functionality of the product. The ever growing complexity in modern embedded systems requires the utilization of more components to implement the functions of a single system. Such an increasing functionality leads to a growth in the design complexity, which must be managed properly, because besides stringent requirements regarding power, performance and cost, also time-to-market hinders the design of embedded systems. Design Space Exploration (DSE) is the systematic generation and evaluation of design alternatives, in order to optimize system properties and fulfill requirements. In embedded system development, specifically in Platform-Based Design (PBD), current DSE methodologies are challenged by the increasing number of design decisions at multiple abstraction levels, which leads to an explosion of combination of alternatives. However, only a reduced number of these alternatives leads to feasible designs, which fulfill non-functional requirements. Moreover, each design decision influences subsequent decisions and system properties, hence there are inter-dependencies between design decisions, so that the order decisions are made matters to the final system implementation. Furthermore, there is a trade-off between heuristics for specific DSE, which improves the optimization results, and global optimizers, which improve the flexibility to be applied in different DSE scenarios. In order to overcome the identified challenges an MDE methodology for DSE is proposed. For this methodology a DSE Domain metamodel is proposed to represent relevant DSE concepts such as design space, design alternatives, evaluation method, constraints and others. Moreover, this metamodel represents different DSE problems, improving the flexibility of the proposed framework. Model transformations are used to implement DSE rules, which are used to constrain, guide, and generate design candidates. Focusing on the mapping between layers in a PBD approach, a novel design space abstraction is provided to represent multiple design decisions involved in the mapping as a single DSE problem. This abstraction is based on Categorical Graph Product, decoupling the exploration algorithm from the design space and being well suited to be implemented in automatic exploration tools. Upon this abstraction, the DSE method can benefit from the MDE methodology, opening new optimization opportunities, and improving the DSE integration into the development process and specification of DSE scenarios.

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 2014-06-12T15:54:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6624_1.pdf: 2520643 bytes, checksum: b69b2ba2918606ef2803cf6322485425 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / The Unified Modeling Language (UML) has far outgrown its initial purpose as a standard visual notation for constructing intuitive, high-level blueprint models of object-oriented software. A series of extension, such as OCL, XMI, ASL, MOF, UML profiles, and different proposed formal semantics, to the language and to its application scope have fedoff each other in synergy. While these extensions constitute a sound starting point to make UML the pivotal element for the Model-Driven Engineering (MDE) and Semantic Web (SW) visions, many other building blocks are still missing, including: (1) Complete formal semantics for UML and OCL; (2) UML inference engine based on such semantics to support model checking and intelligent agent reasoning with UML semantic web ontologies; (3) UML model compilers to fully automate both structural and behavioral code generation from detailed UML/OCL models. In this thesis, we present the MODELOG framework based on a single proposal to address these three issues: it consists of an automatic mapping from fully refined UML/OCL models to the object-oriented logic programs in the Flora-2, an executable and Turing-complete language with a well-defined formal semantics. We developed the MODELOG mapping as model transformations. As source for these transformations, we reused the UML2 and OCL2 metamodels provided by OMG and as target we developed a Flora metamodel. As we experimented and compared two language to implement the transformation: the dedicated transformation language ATL based on OCL, and Flora itself viewed as a model transformation language. As validating case study for MODELOG, we developed the Triangram robotic assembly puzzle. It is an example of planning tasks often executed by agents and it requires a complex class hierarchy together with complex structural and behavioral constraints. The Flora PSM of this puzzle was entirely automatically generated from its UML/OCL model by applying the MODELOG transformations. The main originality of this thesis is twofold. First, it simultaneously tackles various gaps in UML for its new extended role: formal specification language, MDE, semantic web services and agent engineering, Second, it does so without putting forward any new language but only by reusing a theoretically consolidated and efficiently implemented one. In contrast, previous proposals tend be limited to one or two such applications while often proposing new languages. The thesis makes contributions to various fields: For MDE, it shows the feasibility of completely automated full structural and behavioral executable code generation from a UML/OCL PIM, on a non-trivial, complex case study involving automated reasoning; For agile development, it reconcile that the robustness of formal methods with the early testing of fast prototyping, since MODELOG not only generates executable code, but also model checking code from UML/OCL models. For UML and OCL, it provides a fully integrated denotational formal semantics in Transaction Frame Logic on which Flora is based; For logic programming, it provides compositional metamodels of all the languages integrated in the Flora platform that clarify their relations and make them available as source or target language for a variety of MDE tasks such as model checking and fast prototyping; it also provides a way to develop logic programs using the consolidated full-life cycle object-oriented software engineering processes; For agent engineering, it shows how to get combine the complementary strengths of the object-oriented and logic paradigms, the two mostly widely reused in agent-oriented methods; For the semantic web service development, its introduced a highly automated MDE approach allowing to model them visually with UML-based industrial strengths method and CASE tools, and automatically generate their specification in the W3C standard SWSL, which is a XML-enabled variant of Flora

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.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-12T12:11:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Rosalvo_Neto_CIN_2015.pdf: 7674683 bytes, checksum: 99037c704450a9a878bcbe93ab8b392d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T12:11:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Rosalvo_Neto_CIN_2015.pdf: 7674683 bytes, checksum: 99037c704450a9a878bcbe93ab8b392d (MD5) Previous issue date: 2015-12-11 / CAPEs / A etapa de pré-processamento em um projeto de descoberta do conhecimento é custosa, em geral, consome cerca de 50 a 80% do tempo total de um projeto. É nesta etapa que um banco de dados relacional é transformado para aplicação de um algoritmo de mineração de dados. A transformação dos dados nesta etapa é uma tarefa complexa, uma vez que exige uma forte integração entre projetistas de banco de dados e especialistas do domínio da aplicação. Os frameworks que buscam sistematizar a etapa de transformação dos dados encontrados na literatura apresentam limitações significativas quando aplicados a soluções comportamentais, como Credit Behavior Scoring. Estas soluções visam a auxiliar as instituições financeiras a decidirem sobre a concessão de crédito aos consumidores com base no risco das solicitações. Este trabalho propõe um framework baseado no Desenvolvimento Dirigido por Modelos para sistematizar esta etapa em soluções de Credit Behavior Scoring. Ele é composto por um meta-modelo que mapeia os conceitos do domínio e um conjunto de regras de transformações. As três principais contribuições do framework proposto são: 1) aumentar o poder discriminatório da solução, através da construção de novas variáveis que maximizam o conteúdo estatístico da informação do domínio; 2) reduzir o tempo da transformação dos dados através da geração automática de código e 3) permitir que profissionais e pesquisadores de Inteligência Artificial e Estatística realizem a transformação dos dados sem o auxílio de especialistas de Banco de Dados. Para validar o framework proposto, dois estudos comparativos foram realizados. Primeiro, um estudo comparando o desempenho entre os principais frameworks existentes na literatura e o framework proposto foi realizado em duas bases de dados. Uma base de dados de um conhecido benchmark de uma competição internacional organizada pela PKDD, e outra obtida de uma das maiores empresas de varejo do Brasil, que possui seu próprio cartão de crédito. Os frameworks RelAggs e Validação de Múltiplas Visões Baseado em Correção foram escolhidos como representantes das abordagens proposicional e mineração de dados relacional, respectivamente. A comparação foi realizada através do processo de validação cruzada estratificada, para definir os intervalos de confiança para a avaliação de desempenho. Os resultados mostram que o framework proposto proporciona um desempenho equivalente ou superior aos principais framework existentes, medido pela área sob a curva ROC, utilizando uma rede neural MultiLayer Perceptron, K vizinho mais próximos e Random Forest como classificadores, com um nível de confiança de 95%. O segundo estudo verificou a redução de tempo proporcionada pelo framework durante a transformação dos dados. Para isso, sete times compostos por estudantes de uma universidade brasileira mensuraram o tempo desta atividade com e sem o framework proposto. O teste pareado Wilcoxon Signed-Rank mostrou que o framework proposto reduz o tempo de transformação com um nível de confiança de 95%. / The pre-processing stage in knowledge discovery projects is costly, generally taking between 50 and 80% of total project time. It is in this stage that data in a relational database are transformed for applying a data mining technique. This stage is a complex task that demands from database designers a strong interaction with experts who have a broad knowledge about the application domain. The frameworks that aim to systemize the data transformation stage have significant limitations when applied to behavior solutions such as the Credit Behavior Scoring solutions. Their goal is help financial institutions to decide whether to grant credit to consumers based on the credit risk of their requests. This work proposes a framework based on the Model Driven Development to systemize this stage in Credit Behavioral Scoring solutions. It is composed by a meta-model which maps the domain concepts and a set of transformation rules. This work has three main contributions: 1) improving the discriminant power of data mining techniques by means of the construction of new input variables, which embed new knowledge for the technique; 2) reducing the time of data transformation using automatic code generation and 3) allowing artificial intelligence and statistics modelers to perform the data transformation without the help of database experts. In order to validate the proposed framework, two comparative studies were conducted. First, a comparative study of performance between the main existing frameworks found in literature and the proposed framework applied to two databases was performed. One database from a known benchmark of an international competition organized by PKDD, and another one obtained from one of the biggest retail companies from Brazil, that has its own private label credit card. The RelAggs and Correlation-based Multiple View Validation frameworks were chosen as representatives of the propositional and relational data mining approaches, respectively. The comparison was carried out through by a 10-fold stratified cross-validation process with ten stratified parts in order to define the confidence intervals. The results show that the proposed framework delivers a performance equivalent or superior to those of existing frameworks, for the evaluation of performance measured by the area under the ROC curve, using a Multilayer Perceptron neural network, k-nearest neighbors and Random Forest as classifiers, with a confidence level of 95%. The second comparative study verified the reduction of time required for data transformation using the proposed framework. For this, seven teams composed by students from a Brazilian university measured the runtime of this stage with and without the proposed framework. The paired Wilcoxon Signed-Rank’s Test showed that the proposed framework reduces the time of data transformation with a confidence level of 95%.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:33:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Paulo Sergio dos Santos Junior.pdf: 7370393 bytes, checksum: ca652e878138a12bfd37e280315d8fc8 (MD5) Previous issue date: 2009-12-16 / The management of organizations is a highly complex activity, since it requires the use of knowledge from several knowledge domains (including business process, information technology and infrastructure). In order to analyze how these domains are interrelated an Enterprise Architecture is essential. The main benefits of using Enterprise Architecture are: (i) to capture the essence and evolution of a business and its information systems; and (ii) to manage the alignment between the business and information systems in a cost-effective manner, possibly by revealing how business processes and information systems are interrelated. To address the alignment between business processes and information systems, several Model-Driven Development approaches enable designers to derive process-oriented systems directly from the business process models through automatic transformation. However, most of these approaches do not enable designers to explore the semantic richness of many Enterprise Architectural models (using only the control flow of business process models), and further define rather inflexible transformations. Moreover, many of these approaches to not clearly separate the development process into platform-independent and platform-specific steps, polluting business process models with platform concerns. This work proposes a novel Model-Driven Development approach to address the aforementioned issues. This approach enable the designers to (i) profit from the semantics of Enterprise Architecture models throughout the system development process; (ii) to apply parameterization in pre-defined transformations and; (iii) to clearly divide the development process into platform-independent and platform-specific steps / O gerenciamento das organizações é uma tarefa que envolve um nível de complexidade significante, uma vez que agrega diversos domínios de conhecimento (incluindo processos de negócios, tecnologias da informação e infraestrutura). Para que seja possível analisar como esses fatores estão interconectados entre si e como a priorização de um deles pode ocasionar a postergação de outro, a utilização de uma Arquitetura Organizacional de TI (Enterprise Architecture) torna-se necessária. Através de uma Arquitetura Organizacional de TI é possível: (i) capturar a essência e as evoluções do negócio e dos sistemas de informação presentes na organização; e (ii) realizar de maneira mais eficaz e menos onerosa o alinhamento entre tecnologia da informação e os processos de negócios executados a uma ou mais organizações. Diversas abordagens de Desenvolvimento Orientado a Modelos utilizam os modelos que representam as Arquiteturas Organizacionais de TI para o desenvolvimento de sistemas computacionais. Porém, a grande maioria das abordagens não permite que o projetista do sistema (i) explore a riqueza semântica dos diferentes modelos da Arquitetura Organizacional de TI (além dos modelos de processos de negócio), (ii) parametrize transformações pré-definidas nessas abordagens para adequar as transformações ao sistema sendo desenvolvido; e (iii) divida o processo de desenvolvimento em etapas independente e dependente de plataforma. Este trabalho propõe uma nova abordagem de Desenvolvimento Orientado a Modelos que visa mitigar estas limitações do estado-da-arte, através de transformações parametrizadas que exploram a riqueza semântica dos modelos das Arquiteturas Organizacionais de TI. Adicionalmente, a abordagem propõe uma divisão clara das etapas independente e dependente de plataforma

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:57:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Valdomeria N de M Morgado 2010.pdf: 793904 bytes, checksum: 6ebfc3ed36711bf080787eaa46eea743 (MD5) Previous issue date: 2010-11-22 / An Information System (IS) has three main aspects: a database that contains data which is processed to generate business information; an application functions which transforms data in information; and business rules which control and restrict data manipulated by the functions. An IS evolves continuously to follow the corporation changes, and the database should be change to attend the new requirements. This dissertation presents a model driven approach to generate and evolve IS databases. A software component, called Especialista em Banco de Dados (EBD), was developed. There are two mapping sets for database generation: from Modelo de Meta Objeto (MMO) (used to representing IS) to Relational Model (RM), and from this to DBMS PostgreSQL SQL dialect. The component EBD is a part of a framework for modeling, building and maintaining enterprise information systems software. This component provides services to other framework components. To validate the proposed approach, Software Engineers had developed IS using the component EBD. The Dissertation main contributions are an approach to support IS database life cycle, a software architecture to generate and evolve IS database schema, an IS data representation model (MMO), a mapping specification to generate schema and stored procedures and the definition of automated operation sets to evolve IS database schema. / Um Sistema de Informação (SI) Corporativo tem três aspectos principais: o banco de dados, que contém dados que são processados para gerar informações do negócio; as funções de aplicação, que transformam dados em informações; e as regras de negócio, que controlam e restringem a manipulação dos dados pelas funções. Um SI precisa evoluir continuamente para acompanhar as mudanças na corporação e, consequentemente, o banco de dados deve ser modificado para atender aos novos requisitos de negócio. Esta dissertação apresenta uma abordagem dirigida por modelos para a automatização do processo de transformação na geração e evolução de bancos de dados de Sistema de Informação. Para isso foi criado um componente de software denominado Especialista em Banco de Dados (EBD). Dois conjuntos de mapeamentos são apresentados para a geração de esquemas, um do modelo conceitual chamado Modelo de Meta Objeto (MMO), utilizado para representação de SI, para o Modelo Relacional; e deste para o dialeto SQL do SGBD PostgreSQL. O componente EBD faz parte de um framework que gera, evolui e gerencia Sistemas de Informação. Este componente fornece também serviços para outros componentes deste framework. Uma experimentação foi feita com engenheiros de software com experiência em desenvolvimento de Sistema de Informação para validar a abordagem proposta. As principais contribuições desta dissertação são: abordagem que apoia ciclo de vida de BD de SI, arquitetura de software que permite a geração e evolução de esquema de SI, especificação de um modelo de representação de dados de SI (MMO), especificação de mapeamentos para geração de esquema e procedimentos de manipulação e definição de um conjunto de operações que automatizam o processo de evolução de esquema de BD de SI.