Natural disasters such as floods, droughts and storms cause many deaths and a great deal of damage worldwide. Recently, several countries have suffered from an the increased number of floods. This has led government agencies to seek to improve flood risk management by providing historical data obtained from stationary sensor networks to help communities that live in hazardous areas. However, the sensor networks can only help to check specific features (e.g. temperature and pressure), and are unable to contribute significantly to supplying the missing information that is required. In addition to stationary sensors, mobile sensors have also been used to monitor floods since they can provide images and reach distances that are not within the coverage of stationary sensors. By combining these heterogeneous sensors, an initiative called Sensor Web Enablement (SWE) seeks to free these applications from the idiosyncrasies that affect the implementation of these heterogeneous sensors. However, SWE cannot always be applied effectively in a context where sensors are embedded and removed dynamically. This dynamic context makes it a complex task to handle, control, access and discover sensors. In view of this, the aim of this work is to dynamically manage heterogeneous sensors involved in flood risk management in near real-time, by enabling interoperable access to their data and using open and reusable components. To achieve this goal, a service-oriented middleware was designed that contains a common protocol message, a dynamic sensor management component and a repository. This approach was evaluated performed by employing an application that prioritizes geographically social media messages based on sensor data. / Os desastres naturais, como inundações, secas e tempestades causam muitas mortes e danos em todo o mundo. Mais recentemente, alguns países sofreram com o aumento das inundações, comparado com outros tipos de desastres. Para melhor gerenciá-las, agências governamentais têm fornecido dados históricos de redes de sensores estáticas para ajudar comunidades que vivem em áreas de risco. No entanto, tais redes de sensores apenas ajudam a verificar propriedades específicas (por exemplo, temperatura e pressão) e pouco contribuem com a falta de informações presente nesse contexto. Além dos sensores estáticos, sensores móveis também têm sido utilizados para monitorar inundações, uma vez que podem fornecer imagens e alcançar distâncias onde sensores estáticos não funcionam adequadamente. Para combinar esses sensores, deve ser utilizado uma iniciativa chamada Sensor Web Enablement (SWE) que isola as aplicações das idiossíncrasias da implementação desses sensores heterogêneos. Entretanto, a SWE não gerencia completamente contextos em que sensores são inseridos e removidos dinamicamente. Este contexto dinâmico torna complexo o controle, o acesso e a descoberta de novos sensores. Logo, o objetivo deste trabalho é gerenciar dinamicamente e próximo do tempo-real sensores heterogêneos envolvidos na gestão de inundações, permitindo um acesso interoperável para seus dados usando componentes abertos e de re-uso. Para alcançar esse objetivo, um middleware orientado a serviços contendo um protocolo de mensagens comum, um componente de gerenciamento dinâmico de sensores e um repositório foi desenvolvido. A avaliação dessa abordagem foi feita considerando uma aplicação que prioriza geograficamente dados de mídias sociais baseados em dados de sensores.

Made available in DSpace on 2015-03-05T14:01:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O uso intenso de serviços na Web tem se difundido muito com o surgimento de aplicações baseadas em Web-Services. A evolução natural foi o aparecimento de arquiteturas orientadas a serviços, chamadas de SOA. Estas arquiteturas oferecem recursos para se trabalhar a ideia de composição de serviços por meio de orquestração ou coreografia. Desta forma, um usuário pode usar ou construir um serviço na Web compondo com outros já existentes. Esta ideia em dispositivos móveis ainda é recente e requer produtos e ferramentas como a otimização das composições visando sempre obter o melhor custo/benefício. Nesta perspectiva, é importante oferecer ao usuário um ferramental onde ele possa ter ciência da complexidade e obter índices de qualidade dos serviços que ele pretende construir. Com isso surge a necessidade de se monitorar o impacto e qualidade dos serviços oferecidos através de dispositivos móveis, para que seja possível a seleção da melhor composição para atendimento a um requisito sem que se altere o significado da / The intense use of services in the Web has become very widespread with the applications emergence based on Web-Services. The natural evolution was the arising of services oriented architecture, called SOA. These architectures provide resources to work the composition idea through orchestration or choreography. Thus, a user can use or build a web service composing it with other existing ones. This idea in mobile devices is still recent and requires products and tools such as compositions optimization to always get the best cost/benefits. In this perspective, it is important provide to the user a tool where he can take science of complexity and obtain rates of services quality that it intends to build. That fact brings up the need of monitoring the impact and quality of services offered by mobile devices,it would enable the selection of the best composition to meet a requirement, without changing the meaning of the original composition.In this context, the thesis presents the gImpact tool, which aims to provi

The need for adapting rapidly to IT and business changes, reducing costs, delivering improved functionality of services and better integration push organizations towards service oriented architecture (SOA) adaption. Delivering SOA requires building systems at the business level, not just at the IT level. Delivery of services needs concentration on the business needs first. As people are the most important factors in defining business requirements, processes and making business decisions, their active involvement in SOA adoption is essential. SOA adoption is evolutionary rather than revolutionary; it is not possible to be accomplished without cooperation of stakeholders who have effect on the system. Many organizations fail to deliver SOA since they underestimate the role of key business people in SOA development. In order to evolve SOA successfully from business perspective, stakeholder involvement should be conducted from early phases of SOA when important decisions are made and business processes are defined. Service identification is one of the important and main activities in SOA development. This study therefore focuses on service identification of SOA from a business view and regard to stakeholders. Text analysis and interviews are the method components used in this research. Some aspects covering the importance of service identification in SOA development, role of stakeholders in service identification and role of scenarios in stakeholder involvement have been identified through text analysis. And three interviews with experts within the area have verified the identified aspects. The result shows that co-design is an appropriate strategy for conducting service identification regard to stakeholders in an effective way. Different ideas can be visualized, explored and examined through this perspective and a realistic appropriate solution can be found. The challenges of co-design in addressing SOA benefits are also studied through theoretical and empirical parts of the study, and the result is summarized in a table which shows the strengths and weaknesses of co-design strategy in service identification process in addressing SOA goals. The results are categorized to two forms of service identification, consultant driven service identification and internal staff driven service identification. The result of the study can be a contribution in determining the employment of co-design in service identification considering different situations. / Program: Magisterutbildning i informatik

A evolução dos processos de negócio para uma visão de serviços alavancou um novo modelo computacional, o modelo orientado a serviços. Nesse modelo, os processos de negócio são modelados e implementados sob a ótica de serviços. O governo mostra-se como um domínio potencial de implantação de soluções orientadas a serviços. Embora as organizações governamentais estejam adotando o uso de serviços a fim de alcançar a interoperabilidade de sistemas de informação de governo, os serviços são geralmente criados a partir dos princípios elementares, sem considerar o reuso de soluções orientadas a serviços concebidas por outras entidades públicas. Assim, esta pesquisa tem como propósito fornecer diretrizes para auxiliar a especificação de serviços de governo eletrônico baseadas em padrões de serviços, para subsidiar o desenvolvimento de sistemas de governo, alinhados aos benefícios de computação orientada a serviços e o reuso de soluções para o governo eletrônico. Esta tese apresenta o MESe-gov, um modelo para especificação de serviços de governo eletrônico e o DESe-gov, um conjunto de diretrizes para especificação de serviços de governo eletrônico. Também é proposto um ciclo de vida de serviço para a especificação de novos serviços a partir dos padrões de serviços. A concepção de serviços, aliada ao conceito de padrões de serviços, ajuda engenheiros de software identificar elementos funcionais recorrentes e reduzir a redundância de esforços para a concepção de serviços com propósitos similares. Nesta pesquisa, foram realizados estudos de casos em que foram aplicadas as diretrizes a partir dos serviços existentes na área financeira do governo. Como resultado, os estudos de casos mostram que as diretrizes auxiliam a especificação de padrões de serviços. / The evolution of business processes for an insight on services has boosted a new computational model, the service-oriented model. The business processes in the service-oriented computational model are modelled and implemented from the perspective of services. The government appears to be a high potential scenario for the deployment of service-oriented applications. Although government organizations are adopting the use of services in order to achieve interoperability of government systems, those services are usually created from basic principles, without considering the reuse of service-oriented solutions adopted by other public entities. Thus, this research aims to provide guidelines to assist the specification of e-government services based on service patterns, to support the development of government systems, aligned with the benefits of service-oriented computing and the reuse of solutions for e-government. This thesis presents the MESe-gov, a model for the services specification of electronic government and the DESe-gov, a set of guidelines for the services specification of electronic government. A service lifecycle is also proposed for the specification of new services from service patterns. The conception of services combined with the concept of service patterns can help software engineers to identify recurrent functional elements and reduce redundant efforts in the conception of services with the same purposes. In this research, case studies were conducted in which the guidelines from existing services in the governments financial area were implemented. As a result, the case studies show that the guidelines help to specify service patterns.

O número de dispositivos conectados e presentes na vida dos usuários é expressivo e a realização de atividades utilizando múltiplos dispositivos já é uma realidade. Entretanto, o uso integrado e sinérgico desses recursos, a que se denomina interação distribuída, tem encontrado empecilhos nas limitações dos sistemas em prover e atender interações dos usuários que atravessem as fronteiras do dispositivo. A diversidade de plataformas, bem como das áreas de pesquisa envolvidas são também forças contrárias à interação distribuída. O objetivo desta pesquisa, portanto, está em definir uma arquitetura que facilite a construção de aplicações observando aspectos de uma interação distribuída, na qual usuário e dispositivo não se acoplem unicamente no modelo de interação 1 usuário:1 dispositivo. Definiu-se uma arquitetura orientada a serviço, após pesquisa exploratória e sistemática acerca de frameworks e middlewares que promovem a integração entre dispositivos, e verificou-se sua viabilidade por provas de conceito. Como resultados, obteve-se um padrão de transições necessários para a construção de diversos cenários de uso e uma arquitetura orientada a serviços P2P dirigida a eventos que permite a implementação e execução desses cenários. / The number of connected devices and present in the lives of users is currently expressive and performing activities using multiple devices is already a reality. However, the integrated and synergistic use of these resources, which is called distributed interaction, has found obstacles in the limitations of current systems to provide and attend user interactions that cross the boundaries of the device. A variety of platforms, also involved research areas are contrary forces to the distributed interaction too. The aim of this research is therefore to define an architecture that facilitates the building of applications observing aspects of a distributed interaction, where user and device does not only bind in the interaction model 1 user:1 device. A service-oriented architecture has been defined, after exploratory and systematic research about frameworks and middlewares that promote integration among devices, and its feasibility has been verified by proofs of concept. As a result, we have obtained a pattern of transitions necessary for the construction of various usage scenarios and a P2P event-driven service-oriented architecture that allows implementation and execution of these scenarios.

Em sistemas multiagentes (SMA), a impossibilidade de controle do comportamento interno dos agentes propicia a emergência de dilemas sociais. Uma das possíveis abordagens para resolver tais dilemas é a abordagem social, que tem no conceito de reputação seu principal mecanismo de controle. Para agilizar a obtenção da reputação, torna-se essencial que os agentes cooperem, trocando informações a respeito de reputação. Assim, a partir de diversas observações, avaliações e troca de informações sobre reputação pode-se observar o surgimento da ordem social no sistema global. Entretanto, a heterogeneidade semântica entre os diferentes modelos de reputação torna a interação de agentes um problema, principalmente em SMA abertos. Este trabalho propõe uma arquitetura baseada em serviços, denominada SOARI, para o tratamento deste problema. Esta arquitetura apóia o mapeamento e tradução de conceitos entre ontologias de modelos de reputação distintos através do uso de uma ontologia comum no domínio da reputação. Para ilustrar o uso da arquitetura, foram realizados diversos experimentos nos domínios de comércio eletrônico e de avaliação de obras de arte. Neste último caso, analisou-se os impactos causados nos agentes como conseqüência da habilitação de uma maior expressividade e heterogeneidade na comunicação sobre reputação. / In Multiagent Systems (MAS), controlling the internal agent\'s behavior is impossible and therefore social dilemma may emerge. One possible approach to solve the problem is the social approach, which considers reputation as its main control mechanism. In order to accelerate the reputation evaluation, it is essential that the cooperating agents could exchange information about reputation. Thus, by using observations, evaluations and information exchange about reputation the social order in the global system may occur. However, the semantic heterogeneity of different reputation models makes agent interaction a problem, especially in open MAS. This work proposes a service oriented architecture, named SOARI, to deal with this problem. This architecture supports concept mapping and translation among different reputation model ontologies by using a common ontology. In order to illustrate its deployment, several experiments in the electronic commerce and art appraisal domains were performed. In the latter it was analyzed the effects caused on the agents as a consequence of a more expressive and heterogeneous communication about reputation.

Interpretar a enorme quantidade de dados coletados, entender as causas e propor estratégias para gerenciar a variabilidade do campo, freqüentemente são apontados como alguns dos principais problemas para o avanço da agricultura de precisão, AP. Os sistemas de informação tornam-se fundamentais na solução desses problemas, mas apesar de existirem muitos pacotes de software disponíveis no mercado, variando de muito simples a muito sofisticados e diversos sistemas originados de experiências de pesquisas, a natureza proprietária e monolítica das soluções impedem o uso em larga escala. A AP envolve uma grande variedade de técnicas de análise, fontes e formatos de dados, perfis de usuário, e muitos outros aspectos que tornam uma aplicação muito complexa do ponto de vista da engenharia de software. Com o objetivo de fornecer a base para o desenvolvimento de sistemas de informação para AP baseados em padrões abertos e plataformas de software livre, uma infra-estrutura de desenvolvimento de sistemas de informação para a agricultura de precisão é proposta. Com base nas idéias seminais dessa proposta, são desenvolvidos protótipos para a condução de experimentos, os quais exploram caminhos de evolução para a infra-estrutura, com especial atenção sobre aspectos de arquitetura de software. Como estudo de caso, uma aplicação web que realiza filtragem de dados de monitores de produtividade é apresentada. Usando a metodologia de desenvolvimento em espiral, sucessivas versões dessa aplicação foram criadas e os resultados usados para propor melhoramentos à infra-estrutura. A infra-estrutura final contém cinco componentes: uma arquitetura de referência para sistemas de informação orientados a serviços para AP, uma linguagem padrão para troca de dados entre serviços agrícolas, um barramento para conexão de serviços agrícolas, um provedor de serviços geoespaciais e um portal para serviços agrícolas. Ela se mostrou adequada para a criação de sistemas de informação para AP interoperáveis, de baixo custo e com capacidade de evolução, mudando o paradigma dos sistemas para AP preponderantemente proprietários e monolíticos para abertos e orientados a serviços distribuídos. / Interpreting the huge amount of data collected, understanding the causes and being able to propose sound strategies for the field variability management are frequently pointed out as major issues for the advance of precision agriculture. Therefore, the information systems become fundamental for the solution of these problems. Although there are many available software packages in the market, varying from simple to very sophisticated and diverse systems deriving from experiences of research, the monolithic and proprietary nature of the solutions hinder their use in wide scale. Precision agriculture involves a great variety of techniques of data analysis, data sources, data formats, user profiles, and many other aspects that make it a complex application from the software engineering point of view. Aiming to supply the base for the development of open standards-based precision agriculture information systems and free software platforms, an infrastructure for developing precision agriculture information systems is proposed. Based on the fundamentals of that proposal, prototypes are developed which explore different evolutionary paths for the infrastructure, with special attention to software architecture aspects. As a case study, a yield monitor data filtering web application is presented. Using the spiral development methodology, successive versions of this application were created and the results used to improve the infrastructure. The final infrastructure contains five components: a service-oriented reference architecture for precision agriculture information systems, a standard language for data exchange between agricultural services, a service bus for connecting agricultural services, a geospatial services provider, and an agricultural services portal. It revealed to be adequate for the creation of precision agriculture interoperable systems, of low cost and with capacity for evolution, moving the paradigm of systems for AP preponderantly monolithic and proprietary to open and distributed service-oriented.

A Realidade Virtual é usada na produção de simulações complexas de ambientes virtuais 3D, envolvendo dispositivos de entrada e saída não triviais, para proporcionar aos usuários sensações de imersão em mundos simulados de tempo real. O projeto e o desenvolvimento de aplicações de realidade virtual caracterizam-se como tarefas complexas, devido à necessidade de integração de técnicas de diferentes áreas da computação e dispositivos não convencionais. Com o objetivo de aumentar o potencial de reutilização e compartilhamento de elementos de aplicações de realidade virtual, este trabalho propõe o RM-VRServices, um modelo conceitual de representação de aplicações de realidade virtual, e o VRServices, um modelo arquitetural para uma plataforma de software que apoia a produção, execução e compartilhamento de elementos de aplicações de realidade virtual em ambiente on-line. O RM-VRServices foi desenvolvido por meio da representação hierárquica de conceitos de mundos virtuais e aplicações de realidade virtual. A plataforma VRServices foi projetada com base no paradigma de computação orientada a serviços, com o objetivo de promover o compartilhamento de conteúdo, a interoperabilidade e a flexibilidade de acesso às funcionalidades da plataforma. O desenvolvimento de protótipos do modelo RM-VRServices e da plataforma VRServices, possibilitou a produção de aplicações de realidade virtual, em um ambiente on-line, acessível por meio de serviços, com interoperabilidade de linguagem de programação e plataforma computacional. / Virtual reality is used in the production of complex simulations of 3D virtual environments, involving nontrivial input and output devices, to provide users with sensations of immersion in the simulated world in real time. The design and development of virtual reality applications are characterized with complex tasks, due to the need to integrate techniques from different areas of computing and non-conventional devices. In order to increase the potential for reuse and sharing of elements of virtual reality applications, this work proposes the RM-VRServices, a conceptual model for representing virtual reality applications, and the VRServices, an architectural model for a software platform to support the production, implementation and element sharing of virtual reality applications in an online environment. The RM-VRServices was developed by using the hierarchical representation of virtual world concepts and virtual reality applications. The VRServices platform was designed based on the paradigm of service-oriented computing, with the goal of promoting content sharing, interoperability and flexibility of access to the features of the platform. The development of prototypes of the RM-VRServices model and the VRServices platform, enabled the production of virtual reality applications in an online environment, accessible through services, with interoperability of programming language and computing platform.

Em sistemas multiagentes (SMA), a impossibilidade de controle do comportamento interno dos agentes propicia a emergência de dilemas sociais. Uma das possíveis abordagens para resolver tais dilemas é a abordagem social, que tem no conceito de reputação seu principal mecanismo de controle. Para agilizar a obtenção da reputação, torna-se essencial que os agentes cooperem, trocando informações a respeito de reputação. Assim, a partir de diversas observações, avaliações e troca de informações sobre reputação pode-se observar o surgimento da ordem social no sistema global. Entretanto, a heterogeneidade semântica entre os diferentes modelos de reputação torna a interação de agentes um problema, principalmente em SMA abertos. Este trabalho propõe uma arquitetura baseada em serviços, denominada SOARI, para o tratamento deste problema. Esta arquitetura apóia o mapeamento e tradução de conceitos entre ontologias de modelos de reputação distintos através do uso de uma ontologia comum no domínio da reputação. Para ilustrar o uso da arquitetura, foram realizados diversos experimentos nos domínios de comércio eletrônico e de avaliação de obras de arte. Neste último caso, analisou-se os impactos causados nos agentes como conseqüência da habilitação de uma maior expressividade e heterogeneidade na comunicação sobre reputação. / In Multiagent Systems (MAS), controlling the internal agent\'s behavior is impossible and therefore social dilemma may emerge. One possible approach to solve the problem is the social approach, which considers reputation as its main control mechanism. In order to accelerate the reputation evaluation, it is essential that the cooperating agents could exchange information about reputation. Thus, by using observations, evaluations and information exchange about reputation the social order in the global system may occur. However, the semantic heterogeneity of different reputation models makes agent interaction a problem, especially in open MAS. This work proposes a service oriented architecture, named SOARI, to deal with this problem. This architecture supports concept mapping and translation among different reputation model ontologies by using a common ontology. In order to illustrate its deployment, several experiments in the electronic commerce and art appraisal domains were performed. In the latter it was analyzed the effects caused on the agents as a consequence of a more expressive and heterogeneous communication about reputation.

A robótica tem passado por uma notável evolução ao longo dos últimos anos, juntamente com um crescente interesse por parte da sociedade. Robôs não são mais exclusivamente produzidos para realizar atividades repetitivas em fábricas, eles têm sido projetados para apoiar humanos em diversos e importantes domínios de aplicação. Os sistemas robóticos utilizados para controlar tais robôs têm, portanto, se tornado maiores, mais complexos e difíceis de desenvolver. Nesse cenário, a Arquitetura Orientada a Serviços (do inglês, Service-Oriented Architecture - SOA) tem sido investigada como um promissor estilo arquitetural para o desenvolvimento de sistemas robóticos de forma mais flexível, reusável e produtiva. Embora um número considerável de Sistemas Robóticos Orientados a Serviços (do inglês, Service-Oriented Robotic Systems - SORS) já exista, grande parte deles têm sido desenvolvida de maneira ad hoc. A pouca atenção e o suporte limitado ao projeto das arquiteturas de software de SORS pode não só impedir a obtenção dos benefícios associados à adoção da SOA, mas também reduzir a qualidade dos sistemas robóticos que, frequentemente, são utilizados em contextos de segurança crítica. Essa tese tem por objetivo aprimorar o entendimento e a sistematização do projeto arquitetural de SORS. Para isso, é proposta uma taxonomia de serviços para o domínio de robótica, bem como um processo e uma arquitetura de referência para sistematizar o projeto das arquiteturas de software de SORS. Os resultados obtidos evidenciam que tanto o processo quanto a arquitetura de referência podem impactar positivamente na qualidade das arquiteturas de software de SORS e, consequentemente, contribuir para o desenvolvimento de sistemas robóticos. / Robotics has experienced an increasing evolution and interest from the society in recent years. Robots are no longer produced exclusively to perform repetitive tasks in factories, they have been designed to collaborate with humans in several important application domains. Robotic systems that control these robots are therefore becoming larger, more complex, and difficult to develop. In this scenario, Service-Oriented Architecture (SOA) has been investigated as a promising architectural style for the design of robotic systems in a exible, reusable, and productive manner. Despite the existence of a considerable amount of Service-Oriented Robotic Systems (SORS), most of them have been developed in an ad hoc manner. The little attention and limited support devoted to the design of SORS software architectures may not only hamper the benefits of SOA adoption, but also reduce the overall quality of robotic systems, which are often used in safety-critical contexts. This thesis aims at improving the understanding and systematization of SORS architectural design. It describes a taxonomy of services for the robotics domain, as well as proposes a process and a reference architecture that systematize the design of SORS software architectures. Results achieved in the evaluation studies evidence that both process and reference architecture can positively impact on the quality of SORS software architectures and, as a consequence, contribute to the development of robotic systems.