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Justin Gottschlich - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Software Language comprehension using a program derived semantic graph
arXiv: Artificial Intelligence, 2020Co-Authors: Roshni G Iyer, Wei Wang, Justin GottschlichAbstract:Traditional code transformation structures, such as an abstract syntax tree, may have limitations in their ability to extract semantic meaning from code. Others have begun to work on this issue, such as the state-of-the-art Aroma system and its simplified parse tree (SPT). Continuing this research direction, we present a new graphical structure to capture semantics from code using what we refer to as a program-derived semantic graph (PSG). The principle behind the PSG is to provide a single structure that can capture program semantics at many levels of granularity. Thus, the PSG is hierarchical in nature. Moreover, because the PSG may have cycles due to dependencies in semantic layers, it is a graph, not a tree. In this paper, we describe the PSG and its fundamental structural differences to the Aroma's SPT. Although our work in the PSG is in its infancy, our early results indicate it is a promising new research direction to explore to automatically extract program semantics.
Roshni G Iyer - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Software Language comprehension using a program derived semantic graph
arXiv: Artificial Intelligence, 2020Co-Authors: Roshni G Iyer, Wei Wang, Justin GottschlichAbstract:Traditional code transformation structures, such as an abstract syntax tree, may have limitations in their ability to extract semantic meaning from code. Others have begun to work on this issue, such as the state-of-the-art Aroma system and its simplified parse tree (SPT). Continuing this research direction, we present a new graphical structure to capture semantics from code using what we refer to as a program-derived semantic graph (PSG). The principle behind the PSG is to provide a single structure that can capture program semantics at many levels of granularity. Thus, the PSG is hierarchical in nature. Moreover, because the PSG may have cycles due to dependencies in semantic layers, it is a graph, not a tree. In this paper, we describe the PSG and its fundamental structural differences to the Aroma's SPT. Although our work in the PSG is in its infancy, our early results indicate it is a promising new research direction to explore to automatically extract program semantics.
Sarto Kevi - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Développement d'un outil de simulation et d'analyse technico-économique et environnementale d'un réseau de chaleur
Université de Liège Liège Belgique, 2018Co-Authors: Sarto KeviAbstract:audience: researcher, professional, student, popularization, otherLa première partie de cette thèse de doctorat est composée de 6 chapitres. Celle-ci décrit une méthodologie originale afin d’estimer les performances économiques, énergétiques et environnementales des installations d’un réseau de chaleur. Le chapitre 1 résume les différents contextes dans lesquels s’inscrit le travail de recherche. Le contexte énergétique mondial de la consommation d’énergie primaire liée au chauffage et à la climatisation des bâtiments est tout d’abord détaillé. En effet, ce travail se concentre sur l’alimentation de bâtiments par le biais des réseaux de chaleur qui sont, à leur tour, détaillés. Pour alimenter ceux-ci, l’usage de la biomasse et des unités de cogénération sont également abordés au sein de ce premier chapitre. Le chapitre 2 détaille le cas d’étude qui est utilisé pour éprouver la méthodologie développée dans le travail de recherche. À l’aide de ses spécificités et des notions introduites dans le chapitre 1, des objectifs généraux sont définis. Le chapitre 3 délimite les objectifs du présent travail de recherche sur base de ceux établis dans le chapitre 2. Pour y parvenir, les différentes méthodes utilisées sont à leur tour détaillées et référencées au travers des articles scientifiques constituant la partie 2 de ce manuscrit. Finalement, les outils informatiques utilisés pour réaliser ces objectifs sont également abordés. Le chapitre 4 détaille les résultats des articles scientifiques 3, 4 et 8 de la partie 2 de ce manuscrit concernant la modélisation du transport de l’énergie thermique. L’article 3, sur base des limitations observées pour une méthode de modélisation couramment utilisée (volumes finis) pour la simulation du transport de l’énergie thermique, détaille uneméthode alternative de simulation du transport de l’énergie thermique dans le langage du logiciel Matlab. Cette méthode considère non seulement les pertes à l’ambiance de la canalisation, mais également l’inertie thermique de celle-ci dont l’influence sur le transport d’énergie est démontrée. L’article 4 valide cette approche expérimentalement sur une installation de laboratoire et sur une portion d’une canalisation du réseau de chaleur du cas d’étude. L’article 8 établit un état de l’art des différentes méthodes de modélisation du transport d’énergie thermique qui conclut sur la nécessité d’utiliser une méthode alternative pour l’estimation dynamique des pertes à l’ambiance et du transport de l’énergie thermique d’une canalisation. Cet article propose d’utiliser la méthode envisagée de l’article 3 en l’adaptant au langageModelica. Par ailleurs, cette méthode alternative est à son tour validée sur l’installation de laboratoire utilisée dans la validation expérimentale de l’article 4 ainsi que sur une portion d’un réseau de chaleur existant constituée de plusieurs consommateurs. Le chapitre 5 présente les résultats obtenus pour l’analyse d’un réseau de chaleur qui sont résumés dans les articles scientifiques numérotés 1, 2, 5, 6, 7 et 9 de la partie 2 de ce manuscrit et des compléments sont également abordés le cas échéant. L’article 1 présente une modélisation détaillée de la combustion de la biomasse et du gaz naturel afin d’estimer les émissions de plusieurs polluants tout en s’attardant sur la formation des oxydes d’azote et de soufre. L’article 2 présente une méthodologie permettant d’estimer le coût de la chaleur et le bilan des émissions de dioxyde de carbone d’un réseau de chaleur et compare ce système de chauffage à d’autres alternatives. Pour arriver à cet objectif, plusieurs modèles sont détaillés et validés expérimentalement afin d’estimer les performances des différentes installations constituant un réseau de chaleur (chaudière, unité de cogénération, réseau de chaleur). Finalement, plusieurs scénarios visant à améliorer le réseau de chaleur et l’unité de cogénération sont envisagés et comparés à l’aide de la méthodologie développée. L’article 6 et l’article 7 envisagent, quant à eux, des scénarios alternatifs permettant de diminuer le coût de la chaleur du réseau de chaleur sur base des modèles développés dans l’article 2. L’article 6 envisage l’ajout d’un stockage d’énergie thermique afin de maximiser l’usage d’une unité de cogénération alimentant le réseau de chaleur pour diminuer les coûts et l’impact environnemental du réseau de chaleur. Le stockage d’énergie est considéré sous deux formes: un ballon tampon d’eau chaude placé à proximité du réseau ainsi qu’une régulation adaptée permettant d’utiliser l’inertie thermique propre du réseau de chaleur. De plus, un stockage d’énergie à court terme et saisonnier sont envisagés afin de vérifier leur pertinence avec le contexte du réseau de chaleur étudié. Sur base des résultats obtenus, la politique des subsides liée à l’utilisation de l’unité de cogénération est analysée afin de pointer son adéquation avec le contexte du réseau de chaleur étudié. L’article 7, quant à lui, envisage l’ajout d’une pompe à chaleur haute température à un endroit stratégique du réseau de chaleur qui nécessite une haute température d’alimentation en eau chaude pour générer de la vapeur. Ce scénario est basé sur l’hypothèse qu’en réduisant la températuremoyenne du réseau grâce à cette pompe à chaleur, il serait possible de limiter les pertes à l’ambiance de celui-ci et donc de potentiellement réduire les coûts associés et l’empreinte environnementale. L’article 5 complète l’analyse des réseaux de chaleur en détaillant une méthodologie afin d’estimer les performances énergétiques, exergétiques et environnementales de différents systèmes de chauffage, dont les réseaux de chaleur, afin de comparer ces solutions dans leur globalité. Le chapitre 6 résume les conclusions du travail de recherche et propose des perspectives à celui-ci. La seconde partie de cette thèse de doctorat est composée des 9 articles scientifiques qui ont été préalablement abordés et d’une section consacrée à corriger une erreur présente dans l’un des articles scientifiques et à préciser un aspect lié à l’unité de cogénération étudiée, à savoir l’évolution de sa puissance nominale au cours des études.The first part of this doctoral thesis is composed of 6 chapters. Chapter 1 summarizes the different contexts in which the research work takes place. The global energy context for primary energy consumption related to heating and cooling buildings is firstly detailed. Indeed, this work focuses on the supply of buildings through district heating networks which are then detailed. To feed these district heating networks, the use of biomass and cogeneration units are also discussed in this first chapter. Chapter 2 presents the case study used to test the methodology developed in the research work. Using its specifications and the concepts introduced in chapter 1, general objectives are defined. Chapter 3 delineates the objectives of this research work on the basis of those set out in chapter 2. To achieve this, the different methods used are detailed and referenced through the scientific articles constituting the part 2 of this manuscript. Finally, the computer tools used to achieve these objectives are also briefly discussed. Chapter 4 presents the results of scientific articles 3, 4 and 8 of the part 2 of this manuscript concerning thermal energy transport modeling. Article 3, based on the limitations observed for a modeling method (finite volumes) commonly used for thermal energy transport modeling, details an alternative method of thermal energy transport simulation in the Matlab Software Language. This method considers not only the heat losses to the pipe environment but also the thermal inertia of the pipe whose influence on energy transport is demonstrated. Article 4 validates this approach experimentally in a laboratory test bench and on a portion of a heating network pipe of the case study. Article 8 establishes a state of the art of the different thermal energy transport modelling methods which concludes on the requirement to use an alternative method for the dynamic estimation of heat losses and thermal energy transport of a pipeline. This article proposes to use the method envisaged in article 3 by adapting it to the Modelica Language. Furthermore, this alternative method is validated on the laboratory installation used in the experimental validation of article 4 as well as a portion of an existing heating network consisting of several consumers. Chapter 5 presents the results obtained for the analysis of a heating network, which are summarized in the scientific articles numbered 1, 2, 5, 6, 7 and 9 in part 2 of this manuscript, and supplements are also discussed where required. Article 1 presents a detailed modeling of biomass and natural gas combustion in order to estimate the emissions of several pollutants while focusing on the formation of nitrogen oxides. Article 2 presents a methodology to estimate the cost of heat and the carbon dioxide emissions balance of a heating network and compares this heating system with other alternative technologies. To achieve this objective, several models are detailed and validated experimentally in order to estimate the performances of the various installations constituting a heating network (boilers, cogeneration unit, heating network). Finally, several scenarios to improve the heating network and the cogeneration unit are considered and compared using the methodology developed. Article 6 and Article 7 consider alternative scenarios for reducing the cost of heating the heating network on the basis of the models developed in Article 2. Article 6 investigates the addition of thermal energy storage in order to maximize the use of a cogeneration unit feeding the heating network. Energy storage is considered in two forms: a hot water buffer storage tank placed close to the network and an adapted regulation allowing the use of the thermal inertia of the heating network. In addition, short-term and seasonal energy storage are considered to verify their relevance to the context of the heating network under study. On the basis of the results obtained, the subsidy policy linked to the use of the cogeneration unit is analyzed in order to determine its adequacy in the context of the case study. Article 7, for its part, envisages the addition of a high-temperature heat pump at a strategic point in the heating network that requires a hot water supply temperature to generate steam. This scenario is based on the assumption that by reducing the average temperature of the network thanks to this heat pump, it would be possible to limit the losses to the environment of the network and thus potentially to reduce the associated costs and the environmental footprint. Article 5 complements the analysis of heating networks by detailing a methodology to estimate the energy consumption and the energetic and environmental performances of different heating systems, including heating networks, in order to compare these solutions as a whole. Chapter 6 summarizes the findings of the research and offers perspectives for research. The second part of this doctoral thesis is composed of the scientific articles that were previously discussed and a section devoted to correct an error present in one of the scientific articles and to specify an aspect related to the cogeneration unit studied, namely the evolution of its rated power during the studies
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Développement d'un outil de simulation et d'analyse technico-économique et environnementale d'un réseau de chaleur
Université de Liège Liège Belgique, 2018Co-Authors: Sarto KeviAbstract:La première partie de cette thèse de doctorat est composée de 6 chapitres. Celle-ci décrit une méthodologie originale afin d’estimer les performances économiques, énergétiques et environnementales des installations d’un réseau de chaleur. Le chapitre 1 résume les différents contextes dans lesquels s’inscrit le travail de recherche. Le contexte énergétique mondial de la consommation d’énergie primaire liée au chauffage et à la climatisation des bâtiments est tout d’abord détaillé. En effet, ce travail se concentre sur l’alimentation de bâtiments par le biais des réseaux de chaleur qui sont, à leur tour, détaillés. Pour alimenter ceux-ci, l’usage de la biomasse et des unités de cogénération sont également abordés au sein de ce premier chapitre. Le chapitre 2 détaille le cas d’étude qui est utilisé pour éprouver la méthodologie développée dans le travail de recherche. À l’aide de ses spécificités et des notions introduites dans le chapitre 1, des objectifs généraux sont définis. Le chapitre 3 délimite les objectifs du présent travail de recherche sur base de ceux établis dans le chapitre 2. Pour y parvenir, les différentes méthodes utilisées sont à leur tour détaillées et référencées au travers des articles scientifiques constituant la partie 2 de ce manuscrit. Finalement, les outils informatiques utilisés pour réaliser ces objectifs sont également abordés. Le chapitre 4 détaille les résultats des articles scientifiques 3, 4 et 8 de la partie 2 de ce manuscrit concernant la modélisation du transport de l’énergie thermique. L’article 3, sur base des limitations observées pour une méthode de modélisation couramment utilisée (volumes finis) pour la simulation du transport de l’énergie thermique, détaille uneméthode alternative de simulation du transport de l’énergie thermique dans le langage du logiciel Matlab. Cette méthode considère non seulement les pertes à l’ambiance de la canalisation, mais également l’inertie thermique de celle-ci dont l’influence sur le transport d’énergie est démontrée. L’article 4 valide cette approche expérimentalement sur une installation de laboratoire et sur une portion d’une canalisation du réseau de chaleur du cas d’étude. L’article 8 établit un état de l’art des différentes méthodes de modélisation du transport d’énergie thermique qui conclut sur la nécessité d’utiliser une méthode alternative pour l’estimation dynamique des pertes à l’ambiance et du transport de l’énergie thermique d’une canalisation. Cet article propose d’utiliser la méthode envisagée de l’article 3 en l’adaptant au langageModelica. Par ailleurs, cette méthode alternative est à son tour validée sur l’installation de laboratoire utilisée dans la validation expérimentale de l’article 4 ainsi que sur une portion d’un réseau de chaleur existant constituée de plusieurs consommateurs. Le chapitre 5 présente les résultats obtenus pour l’analyse d’un réseau de chaleur qui sont résumés dans les articles scientifiques numérotés 1, 2, 5, 6, 7 et 9 de la partie 2 de ce manuscrit et des compléments sont également abordés le cas échéant. L’article 1 présente une modélisation détaillée de la combustion de la biomasse et du gaz naturel afin d’estimer les émissions de plusieurs polluants tout en s’attardant sur la formation des oxydes d’azote et de soufre. L’article 2 présente une méthodologie permettant d’estimer le coût de la chaleur et le bilan des émissions de dioxyde de carbone d’un réseau de chaleur et compare ce système de chauffage à d’autres alternatives. Pour arriver à cet objectif, plusieurs modèles sont détaillés et validés expérimentalement afin d’estimer les performances des différentes installations constituant un réseau de chaleur (chaudière, unité de cogénération, réseau de chaleur). Finalement, plusieurs scénarios visant à améliorer le réseau de chaleur et l’unité de cogénération sont envisagés et comparés à l’aide de la méthodologie développée. L’article 6 et l’article 7 envisagent, quant à eux, des scénarios alternatifs permettant de diminuer le coût de la chaleur du réseau de chaleur sur base des modèles développés dans l’article 2. L’article 6 envisage l’ajout d’un stockage d’énergie thermique afin de maximiser l’usage d’une unité de cogénération alimentant le réseau de chaleur pour diminuer les coûts et l’impact environnemental du réseau de chaleur. Le stockage d’énergie est considéré sous deux formes: un ballon tampon d’eau chaude placé à proximité du réseau ainsi qu’une régulation adaptée permettant d’utiliser l’inertie thermique propre du réseau de chaleur. De plus, un stockage d’énergie à court terme et saisonnier sont envisagés afin de vérifier leur pertinence avec le contexte du réseau de chaleur étudié. Sur base des résultats obtenus, la politique des subsides liée à l’utilisation de l’unité de cogénération est analysée afin de pointer son adéquation avec le contexte du réseau de chaleur étudié. L’article 7, quant à lui, envisage l’ajout d’une pompe à chaleur haute température à un endroit stratégique du réseau de chaleur qui nécessite une haute température d’alimentation en eau chaude pour générer de la vapeur. Ce scénario est basé sur l’hypothèse qu’en réduisant la températuremoyenne du réseau grâce à cette pompe à chaleur, il serait possible de limiter les pertes à l’ambiance de celui-ci et donc de potentiellement réduire les coûts associés et l’empreinte environnementale. L’article 5 complète l’analyse des réseaux de chaleur en détaillant une méthodologie afin d’estimer les performances énergétiques, exergétiques et environnementales de différents systèmes de chauffage, dont les réseaux de chaleur, afin de comparer ces solutions dans leur globalité. Le chapitre 6 résume les conclusions du travail de recherche et propose des perspectives à celui-ci. La seconde partie de cette thèse de doctorat est composée des 9 articles scientifiques qui ont été préalablement abordés et d’une section consacrée à corriger une erreur présente dans l’un des articles scientifiques et à préciser un aspect lié à l’unité de cogénération étudiée, à savoir l’évolution de sa puissance nominale au cours des études.The first part of this doctoral thesis is composed of 6 chapters. Chapter 1 summarizes the different contexts in which the research work takes place. The global energy context for primary energy consumption related to heating and cooling buildings is firstly detailed. Indeed, this work focuses on the supply of buildings through district heating networks which are then detailed. To feed these district heating networks, the use of biomass and cogeneration units are also discussed in this first chapter. Chapter 2 presents the case study used to test the methodology developed in the research work. Using its specifications and the concepts introduced in chapter 1, general objectives are defined. Chapter 3 delineates the objectives of this research work on the basis of those set out in chapter 2. To achieve this, the different methods used are detailed and referenced through the scientific articles constituting the part 2 of this manuscript. Finally, the computer tools used to achieve these objectives are also briefly discussed. Chapter 4 presents the results of scientific articles 3, 4 and 8 of the part 2 of this manuscript concerning thermal energy transport modeling. Article 3, based on the limitations observed for a modeling method (finite volumes) commonly used for thermal energy transport modeling, details an alternative method of thermal energy transport simulation in the Matlab Software Language. This method considers not only the heat losses to the pipe environment but also the thermal inertia of the pipe whose influence on energy transport is demonstrated. Article 4 validates this approach experimentally in a laboratory test bench and on a portion of a heating network pipe of the case study. Article 8 establishes a state of the art of the different thermal energy transport modelling methods which concludes on the requirement to use an alternative method for the dynamic estimation of heat losses and thermal energy transport of a pipeline. This article proposes to use the method envisaged in article 3 by adapting it to the Modelica Language. Furthermore, this alternative method is validated on the laboratory installation used in the experimental validation of article 4 as well as a portion of an existing heating network consisting of several consumers. Chapter 5 presents the results obtained for the analysis of a heating network, which are summarized in the scientific articles numbered 1, 2, 5, 6, 7 and 9 in part 2 of this manuscript, and supplements are also discussed where required. Article 1 presents a detailed modeling of biomass and natural gas combustion in order to estimate the emissions of several pollutants while focusing on the formation of nitrogen oxides. Article 2 presents a methodology to estimate the cost of heat and the carbon dioxide emissions balance of a heating network and compares this heating system with other alternative technologies. To achieve this objective, several models are detailed and validated experimentally in order to estimate the performances of the various installations constituting a heating network (boilers, cogeneration unit, heating network). Finally, several scenarios to improve the heating network and the cogeneration unit are considered and compared using the methodology developed. Article 6 and Article 7 consider alternative scenarios for reducing the cost of heating the heating network on the basis of the models developed in Article 2. Article 6 investigates the addition of thermal energy storage in order to maximize the use of a cogeneration unit feeding the heating network. Energy storage is considered in two forms: a hot water buffer storage tank placed close to the network and an adapted regulation allowing the use of the thermal inertia of the heating network. In addition, short-term and seasonal energy storage are considered to verify their relevance to the context of the heating network under study. On the basis of the results obtained, the subsidy policy linked to the use of the cogeneration unit is analyzed in order to determine its adequacy in the context of the case study. Article 7, for its part, envisages the addition of a high-temperature heat pump at a strategic point in the heating network that requires a hot water supply temperature to generate steam. This scenario is based on the assumption that by reducing the average temperature of the network thanks to this heat pump, it would be possible to limit the losses to the environment of the network and thus potentially to reduce the associated costs and the environmental footprint. Article 5 complements the analysis of heating networks by detailing a methodology to estimate the energy consumption and the energetic and environmental performances of different heating systems, including heating networks, in order to compare these solutions as a whole. Chapter 6 summarizes the findings of the research and offers perspectives for research. The second part of this doctoral thesis is composed of the scientific articles that were previously discussed and a section devoted to correct an error present in one of the scientific articles and to specify an aspect related to the cogeneration unit studied, namely the evolution of its rated power during the studies
Wei Wang - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Software Language comprehension using a program derived semantic graph
arXiv: Artificial Intelligence, 2020Co-Authors: Roshni G Iyer, Wei Wang, Justin GottschlichAbstract:Traditional code transformation structures, such as an abstract syntax tree, may have limitations in their ability to extract semantic meaning from code. Others have begun to work on this issue, such as the state-of-the-art Aroma system and its simplified parse tree (SPT). Continuing this research direction, we present a new graphical structure to capture semantics from code using what we refer to as a program-derived semantic graph (PSG). The principle behind the PSG is to provide a single structure that can capture program semantics at many levels of granularity. Thus, the PSG is hierarchical in nature. Moreover, because the PSG may have cycles due to dependencies in semantic layers, it is a graph, not a tree. In this paper, we describe the PSG and its fundamental structural differences to the Aroma's SPT. Although our work in the PSG is in its infancy, our early results indicate it is a promising new research direction to explore to automatically extract program semantics.
Didier Buchs - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Semantic Languages for developing correct Language translations
Software Quality Journal, 2018Co-Authors: Bruno Barroca, Vasco Amaral, Didier BuchsAbstract:The development and validation of Language translators (e.g. port programs, Language preprocessors, high-level Software Language compilers, etc.) are time-consuming and error-prone: Language engineers need to master both the source and target Languages’ syntactic constructs; and most importantly their semantics. In this paper, we present an innovative approach for developing and validating such Language translators based on two Languages: With the first, we specify a Language translation using a syntax-to-syntax mapping; and with the second, we define the semantics of both of the source and target Languages. After showing how such specifications can be combined to validate and generate Language translators automatically, we demonstrate the feasibility of the approach on a particular modelling Language translation.
