many updates
[phd-thesis.git] / introduction / introduction.tex
index 9440d43..9a0282f 100644 (file)
@@ -5,6 +5,12 @@
        \pagenumbering{arabic}
 }{}
 \chapter{Introduction}%
+%\setlength{\epigraphwidth}{.5\textwidth}%
+%\epigraphhead[30]{
+%      A \textbf{rhapsody} in music is a one-movement work that is episodic yet integrated, free-flowing in structure, featuring a range of highly contrasted moods, colour, and tonality. An air of spontaneous inspiration and a sense of improvisation make it freer in form than a set of variations.
+%}{%
+%      Wikipedia~\cite{wikipedia_contributors_rhapsody_2022}
+%}%
 \label{chp:introduction}
 The sheer number of connected devices around us is increasing exponentially.
 First and foremost, these devices are driven by software.
@@ -14,7 +20,7 @@ This thesis is about \ldots
 \section{Internet of Things}
 \todo[inline]{add more citations and rewrite to make modern}
 The \gls{IOT} is growing rapidly and it is changing the way people and machines interact with the world.
-While the term \gls{IOT} briefly gained interest around 1999 to describe the communication of \gls{RFID} devices~\cite{}, it probably already popped up halfway the eigthies in a speech by Peter T. Lewis~\cite{peter_t_lewis_speech_1985}.
+While the term \gls{IOT} briefly gained interest around 1999 to describe the communication of \gls{RFID} devices~\todo{cite}, it probably already popped up halfway the eigthies in a speech by Peter T. Lewis~\cite{peter_t_lewis_speech_1985}.
 
 \begin{quote}
        The \acrlong{IOT}, or \acrshort{IOT}, is the integration of people, processes and technology with connectable devices and sensors to enable remote monitoring, status, manipulation and evaluation of trends of such devices.
@@ -155,20 +161,146 @@ This approach to software development is also called \gls{TOSD}~\cite{wang_maint
                \todo{dit moet beter}
 \end{description}
 
-\section{Thesis outline}
+\section{Outline}
+%\epigraph{%
+%      \textbf{rhapsody} /\textipa{['r\ae{}ps@di]}/ \emph{noun} (pl.\ \textbf{-ies}) a piece of music that is full of feeling and is not regular in form: Liszt's Hungarian Rhapsodies.
+%}{%
+%      Oxford Advanced Learners Dictionary~\cite{margaret_deuter_rhapsody_2015}.
+%}
+Wikipedia defines a \emph{rhapsody} as follows~\cite{wikipedia_contributors_rhapsody_2022}:
+\begin{quote}
+       A \textbf{rhapsody} in music is a one-movement work that is episodic yet integrated, free-flowing in structure, featuring a range of highly contrasted moods, colour, and tonality. An air of spontaneous inspiration and a sense of improvisation make it freer in form than a set of variations.
+\end{quote}
+
+This thesis follows the tradition and consists of three movements that are episodic yet integrated.
+The first movement is about embedded \gls{DSL} techniques, the second movement elaborates on \gls{TOP} for the \gls{IOT} and the third and last movement compares traditional tiered \gls{IOT} architectures to a tierless architectures such as \gls{TOP}.
+The movements are readable independently if the reader is familiarised with the background material provided in \cref{chp:introduction}.
+
+\paragraph{\Cref{prt:dsl}} is a cumulative or paper-based movement that focusses on techniques for embedding \glspl{DSL} in functional programming lanugages.
+After reading the first chapter, subsequent chapters in this movement are readable as independently.
+
+\subparagraph{\Cref{chp:dsl_embedding_techniques}} shows all the basic techniques and compares the properties.
+This chapter is not based on a paper and written as a background for the subsequent chapters in the movement.
+
+\subparagraph{\Cref{chp:classy_deep_embedding}} 
+This chapter is based on the paper: \emph{Deep Embedding with Class}~\todo[inline]{cite when published}.
+During a Master's thesis supervision~\cite{amazonas_cabral_de_andrade_developing_2018}, focussing on an early version of \gls{MTASK}, a seed was planted for a novel deep embedding technique for \glspl{DSL} where the resulting language is extendible both in constructs and in interpretation using type classes and existential data types.
+Slowly the ideas organically grew to form the technique shown in the paper.
+
+The research from this paper and writing the paper was solely performed by me.
+
+\subparagraph{\Cref{chp:first-class_datatypes}} shows how to inherit data types in embedded \glspl{DSL} using metaprogramming.
+This chapter is based on the paper: \emph{First-Class Data Types in Shallow Embedded Domain-Specific Languages using Metaprogramming}~\todo[inline]{cite when accepted}.
+
+The research in this paper and writing the paper was performed by me, though there were weekly meetings with Pieter Koopman an Rinus Plasmeijer in which we discussed and refined the ideas.
+
+\subparagraph{\Cref{chp:strongly-typed_multi-view_stack-based_computations}} shows how to use advanced \gls{DSL} techniques to embed type safe stack-based computations in a host language.
+This chapter is based on the paper: \emph{Strongly-Typed Multi-View Stack-Based Computations}~\todo[inline]{cite when accepted}.
+
+I supported Pieter Koopman in performing the research in this paper.
+The paper was mostly written by Pieter Koopman\todo{probably}.
+
+\paragraph{\Cref{prt:top}} is a monograph focussing on \glspl{TOP} for the \gls{IOT}.
+Therefore, the chapters depend on eachother and are best read in order.
+The monograph is compiled from the following papers and revised lecture notes.
+
+\begin{itemize}
+       \item \bibentry{koopman_task-based_2018}.
+       \item \bibentry{lubbers_task_2017} (extension of Master's thesis~\cite{lubbers_task_2018}).
+       \item \bibentry{lubbers_multitasking_2019}.
+       \item \emph{Simulation of a Task-Based Embedded Domain Specific Language for the Internet of Things}~\todo[inline]{cite when published}
+       \item \emph{Writing Internet of Things applications with Task Oriented Programming}~\todo[inline]{cite when published}
+       \item \bibentry{lubbers_interpreting_2019}.
+       \item \emph{Reducing the Power Consumption of IoT with Task-Oriented Programming}~\todo[inline]{cite when published} (extensios of Master's thesis by Sjoerd Crooijmans~\cite{crooijmans_reducing_2021}).
+       \item \emph{Asynchronous Shared Data Sources}~\todo[inline]{cite when accepted}
+       \item \emph{Green Computing for the Internet of Things}~\todo[inline]{cite when done}
+       \item \emph{T.B.A.}~\todo[inline]{cite when done}
+\end{itemize}
+
+\paragraph{\Cref{prt:tvt}}
+This chapter focusses on comparing traditional tiered architectures to tierless architectures and is based on a single journal paper that extensed on a conference paper.
+It does both a qualitative and a quantitative four-way comparison of a smart campus application.
+
+The research in these papers and writing them was performed by all authors.
+I created the server application, the \gls{CLEAN}/\gls{ITASK}/\gls{MTASK} implementation (\acrshort{CWS}) and the \gls{CLEAN}/\gls{ITASK} implementation (\acrshort{CRS})
+Adrian Ramsingh created the micropython implementation (\acrshort{PWS}), the original python implementation (\acrshort{PRS}) and the server application were created by Jeremy Singer, Dejice Jacob and Kristian Hentschel~\cite{hentschel_supersensors:_2016}.
+
+\begin{itemize}
+       \item \bibentry{lubbers_tiered_2020}.
+       \item \emph{Could Tierless Languages Reduce IoT Development Grief?}~\todo[inline]{cite when accepted}
+\end{itemize}
+
+\paragraph{\Cref{chp:conclusion}} finally concludes and provides an outlook on future work.
+
+\newcounter{secondauthorcnt}
+\newcounter{underreviewcnt}
+\newcounter{plannedcnt}
+\newcounter{publicationscnt}
+\newcommand{\secondauthor}{\textsuperscript{$\ast$}\stepcounter{secondauthorcnt}}
+\newcommand{\underreview}{\textsuperscript{$\dagger$}\stepcounter{underreviewcnt}}
+\newcommand{\planned}{\textsuperscript{$\ddagger$}\stepcounter{plannedcnt}}
+
+\begin{enumerate}
+       \item \secondauthor{}
+               A Task-Based DSL for Microcomputers
+
+               P. Koopman\footnote{\orcid{0000-0002-3688-0957}}, M. Lubbers\footnote{\orcid{0000-0002-4015-4878}}, and R. Plasmeijer (RWDSL 2018)~\cite{koopman_task-based_2018}.
+       \item Task Oriented Programming and the Internet of Things
+
+               M. Lubbers, P. Koopman, and R. Plasmeijer (IFL 2018)~\cite{lubbers_task_2017} (extension of Master's thesis~\cite{lubbers_task_2018}).
+       \item Multitasking on Microcontrollers using Task Oriented Programming
+
+               M. Lubbers, P. Koopman, and R. Plasmeijer (MIPRO/4COWS 2019)~\cite{lubbers_multitasking_2019}.
+       \item \secondauthor{}
+               Simulation of a Task-Based Embedded Domain Specific Language for the Internet of Things
+
+               P. Koopman, M. Lubbers, and R. Plasmeijer (CEFP/3COWS 2018).
+       \item Writing Internet of Things applications with Task Oriented Programming
+
+               M. Lubbers, P. Koopman, and R. Plasmeijer (CEFP/3COWS 2019).
+       \item Interpreting Task Oriented Programs on Tiny Computers
+
+               M. Lubbers, P. Koopman, and R. Plasmeijer (IFL 2019)~\cite{lubbers_interpreting_2019}.
+       \item Tiered versus Tierless IoT Stacks: Comparing Smart Campus Software Architectures
+
+               M. Lubbers, P. Koopman, A. Ramsingh\footnote{\orcid{0000-0003-3501-902X}}, J. Singer\footnote{\orcid{0000-0001-9462-6802}}, and P. Trinder\footnote{\orcid{0000-0003-0190-7010}} (IoT 2020)~\cite{lubbers_tiered_2020}.
+
+       % in press
+       \item Deep Embedding with Class
+
+               M. Lubbers (TFP 2022).
+       \item \secondauthor{}
+               Reducing the Power Consumption of IoT with Task-Oriented Programming
+
+               S. Crooijmans, M. Lubbers, and P. Koopman (TFP 2022).
+
+       %Under review
+       \item \underreview{} Could Tierless Languages Reduce IoT Development Grief?
+
+               M. Lubbers, P. Koopman, A. Ramsingh, J. Singer, and P. Trinder (ACM TIOT) (extension of~\cite{lubbers_tiered_2020}).
+       \item \secondauthor\underreview{}
+               Strongly-Typed Multi-View Stack-Based Computations
+
+               M. Lubbers and P. Koopman (IFL 2022 under review).
+       \item \underreview{} First-Class Data Types in Shallow Embedded Domain-Specific Languages using Metaprogramming
+
+               M. Lubbers, P. Koopman, and R. Plasmeijer (IFL 2022 under review).
+       \item \underreview{} Asynchronous Shared Data Sources
 
-\todo[inline]{reference correct chapters}
-Chapters 0 and 0 are based on the paper \emph{A Task-Based \acrshort{DSL} for Microcomputers}~\cite{koopman_task-based_2018}.
+               M. Lubbers, H. Böhm, P. Koopman, and R. Plasmeijer (IFL 2022 under review).
 
-Chapters 0 and 0 are based on the Master's thesis and paper \emph{\glst{TOP} and the \glst{IOT}}~\cite{lubbers_task_2017,lubbers_task_2018}.
+       %Planned
+       \item \planned{} Green Computing for the Internet of Things
 
-Chapters 0 and 0 are based on the paper \emph{Multitasking on Microcontrollers using \glst{TOP}}~\cite{lubbers_multitasking_2019}.
+               M. Lubbers, P. Koopman (Sustrainable 2022 planned).
+       \item \planned{} T.B.A.
 
-Chapters 0 and 0 are based on the paper \emph{Tiered versus Tierless \acrshort{IOT} Stacks: Comparing Smart Campus Software Architectures}~\cite{lubbers_tiered_2020}.
+               M. Lubbers, P. Koopman (Sustrainable 2023 planned).
 
-Chapters 0 and 0 are based on the paper \emph{Interpreting \glst{TOP} Programs on Tiny Computers}~\cite{lubbers_interpreting_2019}.
+               \setcounter{publicationscnt}{\value{enumi}}
+\end{enumerate}
 
-Chapters 0 and 0 are based on the paper \emph{Writing \glst{IOT} applications with \glst{TOP}}~\cite{lubbers_writing_2019}.
+There are \thepublicationscnt{} publications of which \thesecondauthorcnt{} I'm second author, \theunderreviewcnt{} are under review and \theplannedcnt{} are planned.
 
 \input{subfilepostamble}
 \end{document}