Dottorato di Ricerca in Informatica, II Ciclo Nuova Serie, Università degli Studi di Salerno. Relazione Finale

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1 Dottorato di Ricerca in Informatica, II Ciclo Nuova Serie, Università degli Studi di Salerno Relazione sulle attività e le ricerche svolte Dott.ssa Rossella Aiello Relazione Finale Corsi La sottoscritta ha frequentato i seguenti corsi: Corso: Concurrency Theory with Applications to Coordination and Security Docente: Prof. Roberto Gorrieri - Università di Bologna Durata: 20 ore Periodo: Giugno 2001 Luogo: Dipartimento di Informatica e Applicazioni - Università di Salerno Corso: Multimedia for the Web Docente: Prof. Augusto Celentano - Università Cà Foscari Venezia Durata: 10 ore Periodo: Settembre 2001 Luogo: MDIC 2001 Summer School - Amalfi Modalità Esame: Progetto Superamento Esame: Avvenuto Corso: Multimedia Indexing Docente: Prof. Athula Ginige - Southwestern University of Sidney Durata: 10 ore Periodo: Settembre 2001 Luogo: MDIC 2001 Summer School - Amalfi Modalità Esame: Prova scritta Superamento Esame: Avvenuto Corso: Multimedia Software Engineering Docente: Prof. Shi-Kuo Chang - University of Pittsburgh Durata: 10 ore Periodo: Settembre 2001 Luogo: MDIC 2001 Summer School - Amalfi Modalità Esame: Esercizi da svolgere Superamento Esame: Avvenuto Corso: Large Scale Space Indexing Docente: Prof. Erland Jungert - FOI/Swedish Defence Agency Durata: 10 ore 1

2 Periodo: Settembre 2001 Luogo: MDIC 2001 Summer School - Amalfi Modalità Esame: Prova scritta Superamento Esame: Avvenuto Corso: Automi e Logiche Temporali - Un approccio alla verifica dei sistemi Docente: Prof.ssa Margherita Napoli - Università di Salerno Durata: 20 ore Periodo: Ottobre 2002 Luogo: Università di Salerno Corso: Machine Learning Docente: Prof. Nello Cristianini - Università della California Durata: 12 ore Periodo: Dicembre 2003 Luogo: Università di Salerno Corso: Multimedia Database Docenti: Prof. V. S. Subrahmanian - University of Maryland Prof.ssa M. L. Sapino - Università di Torino Durata: 20 ore Periodo: 24 Marzo Aprile 2003 Luogo: ACIST School - Torino Modalità Esame: Prova scritta Superamento Esame: Avvenuto Corso: Knowledge Discovery and Data Mining Docenti: Prof.ssa L. Saitta, Università del Piemonte Orientale Prof.ssa Nada Lavrac - Jozef Stefan Institute - Ljubljana, Slovenia Durata: 20 ore Periodo: 24 Marzo Aprile 2003 Luogo: ACIST School - Torino Corso: Algoritimi Distribuiti Docente: Prof. Roberto De Prisco, Università di Salerno Durata: 20 ore Periodo: Marzo-Giugno 2003 Luogo: Università di Salerno Corso: Machine Learning II Docente: Prof. Nello Cristianini - Università della California Durata: 12 ore Periodo: Giugno 2003 Luogo: Università di Salerno 2

3 Seminari La sottoscritta ha frequentato i seguenti seminari: Bisimulation on regular graphse Seminario tenuto il 9 Aprile 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Didier Caucal - IRISA CNRS, Rennes. A Chomsky hierarchy of graph families Seminario tenuto il 10 Aprile 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Didier Caucal - IRISA CNRS, Rennes. Internet, the Akamay way Seminario tenuto il 26 Aprile 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Roberto De Prisco. A Brief Survey on Clustering with Objective Function Models for Pattern Recognition Seminario tenuto il 21 Maggio 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Antonino Staiano. A survey on Neural Network-based Fuzzy Logic Seminario tenuto il 21 Maggio 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Angelo Ciaramella. Voice Over IP Seminario tenutosi nelle date 29 e 31 Maggio 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Antonio Fresa - Ericsson. Catai: Animazione di algoritmi sulla rete Seminario tenuto il 3 Ottobre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Umberto Ferraro Petrillo. Timed games Seminario tenuto il 10 Ottobre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Marco Faella. Independent Component Analysis and Blind Source Separation Seminario tenuto il 17 Ottobre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Angelo Ciaramella. User privacy issues regarding certificates and the TLS protocol Seminario tenuto il 24 Ottobre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Ivan Visconti. Federazione e interoperabilità dei database geografici Seminario tenuto il 29 Ottobre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Robert Laurini della Claude Bernard University di Lione. 3

4 Field-oriented database Seminario tenuto il 30 Ottobre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Robert Laurini della Claude Bernard University di Lione. Progettazione dei siti web per le autorità locali Seminario tenuto il 31 Ottobre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Robert Laurini della Claude Bernard University di Lione. Parallel Searching on Rays Seminario tenuto il 6 Novembre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Mikael Hammar dell Università di Lund. Secure Metering on the Web Seminario tenuto il 7 Novembre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dalla Dott.ssa Barbara Masucci. Smart Card Seminario tenuto il 14 Novembre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Luigi Catuogno. Reliable Computation with Unreliable Information Seminario tenuto il 21 Novembre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Ferdinando Cicalese. Generation of Key Predistribution Schemes using Secret Sharing Schemes Seminario tenuto il 28 Novembre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. German Saez dell Università Politecnico de la Catalogna. Neural Networks and Fuzzy Logic in Astronomical Data Mining Seminario tenuto il 4 Dicembre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Antonino Staiano. Computer Graphics: Parallelizzazione dell algoritmo di Ray Tracing Seminario tenuto il 12 Dicembre 2001 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Ugo Erra. La visualizzazione dei dati scientifici Seminario tenuto il 9 Gennaio 2002 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Roberto Marmo del Laboratorio di Visione Artificiale dell Università di Pavia. Global Computing: Models, Logics and Model Checking Seminario tenuto il 23 Gennaio 2002 presso l Università degli Studi di Salerno dal Dott. Supratik Mukhopadhyay - University of Pennsylvania and West Virginia University. Approximation algorithm for the weighted rectangle packing problem Seminario tenuto il 6 Febbraio 2002 presso l Università degli Studi di Salerno dalla Dott.ssa Manuela Montangero. 4

5 Algoritmi, divinità e gente comune Seminario tenuto il 14 Febbraio 2002 presso l Università degli Studi di Salerno dalla Prof.ssa Linda Pagli dell Università di Pisa. E-learning a La Sapienza Seminario tenuto il 31 ottobre 2002 presso l Università di Salerno dal prof. Stefano Levialdi dell Università di Roma La Sapienza. Feature extraction from images and video Seminario tenuto il 31 Marzo 2003 presso l Università di Torino dal prof. Augusto Celentano dell Università di Venezia, nell ambito della ACIST School Knowledge Discovery and Data Mining I Seminario tenuto il 31 Marzo 2003 presso l Università di Torino dal dott. Georgios Paliouras del Software and Knowledge Engineering Laboratory - Institute of Informatics and Telecommunications N.C.S.R. Demokritos (Grecia), nell ambito della ACIST School Relevance feedback Seminario tenuto il 1 Aprile 2003 presso l Università di Torino dal prof. Augusto Celentano dell Università di Venezia, nell ambito della ACIST School Knowledge Discovery and Data Mining II Seminario tenuto il 1 Aprile 2003 presso l Università di Torino dal dott. Georgios Paliouras del Software and Knowledge Engineering Laboratory - Institute of Informatics and Telecommunications N.C.S.R. Demokritos (Grecia), nell ambito della ACIST School How to exchange secrets - Communication of secret cryptographic keys Seminario tenuto il 30 Giugno 2003 presso l Università degli Studi di Salerno dalla prof.ssa Renate Scheidler del Centre for Information Security and Cryptography (CISaC), University of Calgary, Canada. New Results on Dan Shanks NUCOMP Algorithm Seminario tenuto il 30 Giugno 2003 presso l Università degli Studi di Salerno dal dott. Michael J. Jacobson Jr. del Centre for Information Security and Cryptography (CISaC), University of Calgary, Canada. Web Engineering: Managing the Complexity of Web Systems Development Seminario tenuto il 27 Ottobre 2003 presso l Università degli Studi di Salerno dal prof. Athula Ginige, University of Western Sydney, Australia. Agile Software Engineering Seminario tenuto il 28 Ottobre 2003 presso l Università degli Studi di Salerno dal dott. Frank Maurer, University of Calgary, Canada. Convergence Model: A Road map to etransform SMEs Seminario tenuto il 28 Ottobre 2003 presso l Università degli Studi di Salerno dal prof. Athula Ginige, University of Western Sydney, Australia. 5

6 Re-Engineering Software Development Process for ebusiness Application Development Seminario tenuto il 29 Ottobre 2003 presso l Università degli Studi di Salerno dal prof. Athula Ginige, University of Western Sydney, Australia. Seminari nell ambito di corsi universitari La sottoscritta ha tenuto i seguenti seminari: Disegno, Analisi e simulazione di Processi Aziendali con HolosofX WorkflowBPR Seminari tenuti nell ambito del Corso di Ingegneria del Software: Sistemi Cooperativi, Dipartimento di Matematica e Informatica dell Università di Salerno, docente: Prof. Giancarlo Nota, Marzo 2001, num. ore: 4. Analisi e Progettazione di Applicazioni Object-Oriented con UML Ciclo di seminari tenuti nell ambito del Corso di Ingegneria del Software I e II, Dipartimento di Matematica e Informatica dell Università di Salerno, docente: Prof. Giancarlo Nota, Novembre-Dicembre 2002, num. ore: 10. Scuole La sottoscritta ha frequentato le seguenti scuole: Multimedia Database and Image Communication - MDIC 2001 tenutasi ad Amalfi dal 10 al 14 Settembre 2001, organizzata dall Università di Salerno. Formalware Engineering - Formal Methods for Engineering Software tenutasi presso il CISM (Centro Internazionale di Scienze Meccaniche), Udine dal 24 al 28 Settembre 2001, organizzata dalle Università di Udine e Pisa. EDBT 2002 Summer School - Distributed Databases on the Net: Models, Languages and Infrastructures tenutasi a Cargèse, Corsica (FRANCE) dal 26 al 31 Agosto ACIST School Advanced Course on New Frontiers of Information Society Technologies tenutasi al Dipartimento di Informatica dell Università di Torino,dal 24 Marzo al 3 Aprile SE School International School of Software Engineering tenutasi al Dipartimento di Matematica e Informatica dell Università di Salerno, dal 9 all 11 Settembre Convegni e Conferenze La sottoscritta ha seguito ai seguenti convegni: 6

7 2 nd International Workshop on Multimedia Database and Image Communication - MDIC 2001 tenutosi ad Amalfi dal 17 al 18 Settembre 2001, organizzato dall Università di Salerno. Seconda Giornata di Studio sulla Progettazione di Data Warehouse tenutasi presso Palazzo Mazzini-Marinelli, Cesena, 6 Giugno 2002, organizzata dall Università di Bologna. The 14 th International Conference of Software Engineering and Knowledge Engineering (SEKE 2002), Ischia (NA), Luglio 2002, organizzata dal Dipartimento di Matematica e Informatica dell Università degli Studi di Salerno. Workshop D2I su Integrazione, Warehousing e Mining di Sorgenti Eterogenee di Dati, Milano, ITALY., 11 March 2003, Milano. Attività di ricerca Introduzione Con la diffusione di sistemi di automazione di flussi di lavoro chiamati Workflow Management System (WfMS) si è verificata una crescita di interesse da parte della comunità scientifica, verso le problematiche connesse all analisi delle prestazioni e, più in generale, alla valutazione del comportamento di un processo aziendale nella sua globalità. Tale interesse è dovuto in gran parte alla possibilità, offerta dai sistemi di automazione dei flussi di lavoro, di registrare automaticamente una serie di fatti rilevanti legati all esecuzione delle diverse istanze di un processo implementato come workflow. Un workflow è definito come l automazione di un processo aziendale durante il quale documenti, informazioni o attività sono passate da un partecipante all altro in base a un insieme di regole procedurali [1]. Di solito, un workflow è composto da un certo numero di passi logici, chiamati attività; ogni attività può essere ulteriormente decomposta in work item, che rappresentano la più piccola unità di lavoro che deve essere assegnata a un partecipante del workflow (utente oppure applicazione). L attività di ricerca si è svolta principalmente nell ambito dei sistemi di workflow; sono state principalmente affrontate le seguenti problematiche: 1. analisi delle prestazioni dei processi aziendali automatizzati con l uso di WfMS; 2. definizione di un WfMS basato su form; Analisi delle prestazioni dei processi aziendali L obiettivo delle imprese è quello di focalizzare il loro interesse sull identificazione e ottimizzazione dei processi, mentre la valutazione continua e la reingegnerizzazione sono state implementate in un piccolo numero di casi. Ciò è dovuto soprattutto alla mancanza di appropriati strumenti per il monitoraggio e controllo dei processi. Tenendo conto di questo aspetto, si è cercato di approfondire tematiche di ricerca legate soprattutto alla valutazione delle performance dei processi automatizzati. In particolare, sono stati affrontati i seguenti argomenti: definizione di un framework di misure estendibile e gerarchico per l analisi dei workflow, valutazione continua delle prestazioni di workflow e valutazione in 7

8 ambiente distribuito. I dati storici (Audit Data) registrati durante le esecuzioni delle varie istanze di workflow forniscono una valida sorgente per sia per l analisi ex-post (controllo) che per quella real-time (monitoraggio) di processi automatizzati [2]. Di solito, il termine controllo è usato per indicare le valutazioni a lungo termine rivolte a fornire utili indicazioni per il miglioramento continuo del processo; per monitoraggio, invece, si intende l analisi delle istanze ancora in esecuzione ed è usato per il controllo dell esecuzione del processo e per il trattamento tempestivo delle eccezioni. In [3], è stato definito un framework di misure gerarchico ed estendibile che puà essere utilizzato per effettuare sia controllo che monitoraggio dei processi. I concetti base del framework sono il tempo eillavoro di processi, task o attività e work item rappresentati in a Workflow Management System (WfMS). Il framework ha una struttura a tre livelli: al primo livello troviamo un insieme di operatori (tra cui, ) e alcune misure primitive; dalla composizione di questi operatori stato definito un livello di misure fondamentali che prendono in considerazione la durata delle istanze, l ammontare del lavoro, la lunghezza delle code e la topologia dei task. Nel terzo livello, infine, sono definite misure aggregate e indicatori di performance costruiti a partire dai livelli sottostanti. Le strutture di base considerate per lo sviluppo del framework sono due insiemi, I e E, che rappresentano rispettivamente l insieme delle istanze create e l insieme degli eventi verificatisi durante l esecuzione del workflow. Questi due insiemi possono essere generati a partire dai dati di audit estesi in modo tale da includere alcuni dati di definizione del processo. Il framework proposto è stato implementato e validato su casi di studio provenienti dalla Pubblica Amministrazione. E servito, inoltre, come punto di partenza per la definizione del linguaggio WPQL ([4]). In [5] è stato considerato l approccio alla misurazione continua dei processi. Tale approccio è basato sul concetto di monitor prestazionale, un componente software capace di valutare una misura in modo continuo ogni volta che si verifica qualche evento che interviene a modificarla. Un monitor è un agente software cui viene assegnato il compito di osservare un dato processo per verificarne la conformità rispetto a un certo comportamento atteso. La selezione dei dati relativi all esecuzione di un processo può avvenire sia a partire dal file di audit che dalla comunicazione diretta con il motore del WfMS. Tale selezione è fatta in accordo alla grammatica definita in WPQL. La successiva aggregazione dei dati consente ad un monitor di rendere una misura precisa del fenomeno osservato. L implementazione dei monitor è stata realizzata dapprima in ambiente centralizzato e clientserver ma questi modelli non si adattano bene all analisi di workflow distribuiti. La valutazione continua di workflow in una Virtual Enterprise è stata caratterizzata come un problema distribuito basato su un sistema multiagente in cui agenti specializzati cooperano per calcolare quantità specificate per mezzo di monitor [6]. Definizione di un WfMS basato su form Data la tendenza attuale di coniugare all interno delle medie e grandi aziende l utilizzo di sistemi di gestione documentale con sistemi di automazione di workflow, la ricerca si è posta come obiettivo quello di riuscire a migliorare l integrazione dei vari sistemi, utilizzando un meccanismo di definizione e modellazione dei processi aziendali basato su form [7]. Un form può essere visto come la componente di interfaccia di un sistema reattivo che risponde 8

9 a stimoli provenienti dall ambiente esterno. Per la realizzazione di questo punto del progetto è stato necessario definire e adottare un modello in grado di garantire l interazione e l accesso reciproco tra il workflow e il documento elettronico costituente il form. Per garantire tale funzionalità è stato adottato il linguaggio XML come paradigma per la modellazione form-based di processi aziendali e la tecnologia DOM per la definizione del form rappresentante documento elettronico. Questo tipo di tecnologie garantiscono il pieno supporto all integrazione, accessibilità, manipolazione e interazione reciproca tra il workflow engine e i task di workflow basati su form. Per garantire un certo grado di indipendenza dalle applicazioni utilizzate e allo stesso tempo facilitarne l integrazione, nello sviluppo del progetto è stato adottato il modello XForms. Tale modello mantiene una separazione tra il contenuto di un form e la sua presentazione. Permette di definire la struttura di un form utilizzando XML, di impostare regole di convalida, le modalità di accesso e i dati da collezionare. Per questo, XForms conferisce ai form tutte le caratteristiche necessarie in modo da poterli facilmente utilizzare per il trasferimento delle informazioni in processo automatizzato per mezzo di un workflow engine. Nella definizione del modello di WfMS, non poca attenzione è stata riservata alla definizione del motore di workfow. Un prototipo di motore di workflow è stato sviluppato in Java e i dati rilevanti mantenuti in un database relazionale Oracle. E ancora in corso di realizzazione l editor visuale di form. Sviluppi futuri della ricerca L attività di ricerca in questo momento è focalizzata sullo studio di tecniche di Business Intelligence per l analisi di workflow. In particolare, l intento sarà quello di applicare tecniche di Process Warehouse e Data Mining ai workflow quale strumento per il supporto alle decisioni. Bibliografia [1] L. Fischer ed., Workflow Handbook 2001, Future Strategies Inc., [2] M. zur Muehlen, M. Rosemann, Workflow-based Process Monitoring and Controlling - Technical and Organizational Issues, Proc. of the 33rd Hawaii International Conference on System Sciences [3] R. Aiello, A. Esposito, G. Nota, A Hierarchical Measure Framework for the Evaluation of Automated Business Processes, in International Journal of Software Engineering and Knowledge Engineering, 12, 4 (2002). [4] F. Abate, A. Esposito, N. Grieco, G. Nota (2002) Workflow Performance Evaluation through WPQL. In International Conference on Software Engineering and Knowledge Engineering (SEKE 2002). Ischia, Italy. [5] R. Aiello, A. Esposito, G. Nota, Continuous Process Measurements sottomesso per la pubblicazione, Febbraio [6] R. Aiello, G. Nota, G. Franco, M. P. Di Gregorio, Multiagent-based Evaluation of Workflows to be appeared in SOFSEM 2004 Proceedings published by MatFyzPress (Charles University s) Publishing House. 9

10 [7] R. Aiello, G. Nota, S. Carvello Design and development of an XForm-based WfMS, Baronissi, 14 novembre 2003 Rossella Aiello 10