A qualitative journey into cyberspace /

Educators should movefrom teacher-centered learning to student-centered learning, from isolated work to collaborative work, andfromfactual knowledgebased instructions to critical thinking and informed decision-making. The high tech classroom should be more interactive and encourage active, exploratory, inquiry-based learning, as opposed to the didactic mode in which teachersfeed students information. (Valenti,2000, p. 85) The influence of technology in schools is growing as quickly as the students it impacts. As a pioneer in an e-leaming high school, I hoped to better understand the effects and influences of this learning tool in the English classroom. Using interpretive ethnography as my main frame of reference, I examined the role of technology in a grade 9 Academic English class environment. My role was participant observer as I worked with 4 students in the Laptop Program at St. Augustine Catholic High School. Through interview, observation, joumaling, and thick description, I undertook a journey into cyberspace. I documented the experiences, the frustrations, and the highlights of being in e-leaming along with my students. In this study, I specifically considered the issues of teacher training, administrative support, technology support personnel, resource availability, the role of the teacher in a constructivist classroom, and the benefits of the laptop computer as a learning tool in classroom and school.

Winâ Foy : functional object-oriented programming language

This thesis will introduce a new strongly typed programming language utilizing Self types, named Win--*Foy, along with a suitable user interface designed specifically to highlight language features. The need for such a programming language is based on deficiencies found in programming languages that support both Self types and subtyping. Subtyping is a concept that is taken for granted by most software engineers programming in object-oriented languages. Subtyping supports subsumption but it does not support the inheritance of binary methods. Binary methods contain an argument of type Self, the same type as the object itself, in a contravariant position, i.e. as a parameter. There are several arguments in favour of introducing Self types into a programming language (11. This rationale led to the development of a relation that has become known as matching [4, 5). The matching relation does not support subsumption, however, it does support the inheritance of binary methods. Two forms of matching have been proposed (lJ. Specifically, these relations are known as higher-order matching and I-bound matching. Previous research on these relations indicates that the higher-order matching relation is both reflexive and transitive whereas the f-bound matching is reflexive but not transitive (7]. The higher-order matching relation provides significant flexibility regarding inheritance of methods that utilize or return values of the same type. This flexibility, in certain situations, can restrict the programmer from defining specific classes and methods which are based on constant values [21J. For this reason, the type This is used as a second reference to the type of the object that cannot, contrary to Self, be specialized in subclasses. F-bound matching allows a programmer to define a function that will work for all types of A', a subtype of an upper bound function of type A, with the result type being dependent on A'. The use of parametric polymorphism in f-bound matching provides a connection to subtyping in object-oriented languages. This thesis will contain two main sections. Firstly, significant details concerning deficiencies of the subtype relation and the need to introduce higher-order and f-bound matching relations into programming languages will be explored. Secondly, a new programming language named Win--*Foy Functional Object-Oriented Programming Language has been created, along with a suitable user interface, in order to facilitate experimentation by programmers regarding the matching relation. The construction of the programming language and the user interface will be explained in detail.

Incorporating Language Skills Strategies into Library Instruction for ESL Students

a self-reflection study of the incorporation of language skills strategies in speaking, listening, reading, and writing in a library instruction classroom setting

Non invasive classification system of scoliosis curve types using least-squares support vector machines

Objective To determine scoliosis curve types using non invasive surface acquisition, without prior knowledge from X-ray data. Methods Classification of scoliosis deformities according to curve type is used in the clinical management of scoliotic patients. In this work, we propose a robust system that can determine the scoliosis curve type from non invasive acquisition of the 3D back surface of the patients. The 3D image of the surface of the trunk is divided into patches and local geometric descriptors characterizing the back surface are computed from each patch and constitute the features. We reduce the dimensionality by using principal component analysis and retain 53 components using an overlap criterion combined with the total variance in the observed variables. In this work, a multi-class classifier is built with least-squares support vector machines (LS-SVM). The original LS-SVM formulation was modified by weighting the positive and negative samples differently and a new kernel was designed in order to achieve a robust classifier. The proposed system is validated using data from 165 patients with different scoliosis curve types. The results of our non invasive classification were compared with those obtained by an expert using X-ray images. Results The average rate of successful classification was computed using a leave-one-out cross-validation procedure. The overall accuracy of the system was 95%. As for the correct classification rates per class, we obtained 96%, 84% and 97% for the thoracic, double major and lumbar/thoracolumbar curve types, respectively. Conclusion This study shows that it is possible to find a relationship between the internal deformity and the back surface deformity in scoliosis with machine learning methods. The proposed system uses non invasive surface acquisition, which is safe for the patient as it involves no radiation. Also, the design of a specific kernel improved classification performance.

Developing a Child Friendly Text-to-Speech System

This paper discusses the implementation details of a child friendly, good quality, English text-to-speech (TTS) system that is phoneme-based, concatenative, easy to set up and use with little memory. Direct waveform concatenation and linear prediction coding (LPC) are used. Most existing TTS systems are unit-selection based, which use standard speech databases available in neutral adult voices.Here reduced memory is achieved by the concatenation of phonemes and by replacing phonetic wave files with their LPC coefficients. Linguistic analysis was used to reduce the algorithmic complexity instead of signal processing techniques. Sufficient degree of customization and generalization catering to the needs of the child user had been included through the provision for vocabulary and voice selection to suit the requisites of the child. Prosody had also been incorporated. This inexpensive TTS systemwas implemented inMATLAB, with the synthesis presented by means of a graphical user interface (GUI), thus making it child friendly. This can be used not only as an interesting language learning aid for the normal child but it also serves as a speech aid to the vocally disabled child. The quality of the synthesized speech was evaluated using the mean opinion score (MOS).

The Courseware Watchdog: an ontology-based tool for finding and organizing learning material

Topics in education are changing with an ever faster pace. E-Learning resources tend to be more and more decentralised. Users need increasingly to be able to use the resources of the web. For this, they should have tools for finding and organizing information in a decentral way. In this, paper, we show how an ontology-based tool suite allows to make the most of the resources available on the web.

The Logical Problem of Language Change

This paper considers the problem of language change. Linguists must explain not only how languages are learned but also how and why they have evolved along certain trajectories and not others. While the language learning problem has focused on the behavior of individuals and how they acquire a particular grammar from a class of grammars ${cal G}$, here we consider a population of such learners and investigate the emergent, global population characteristics of linguistic communities over several generations. We argue that language change follows logically from specific assumptions about grammatical theories and learning paradigms. In particular, we are able to transform parameterized theories and memoryless acquisition algorithms into grammatical dynamical systems, whose evolution depicts a population's evolving linguistic composition. We investigate the linguistic and computational consequences of this model, showing that the formalization allows one to ask questions about diachronic that one otherwise could not ask, such as the effect of varying initial conditions on the resulting diachronic trajectories. From a more programmatic perspective, we give an example of how the dynamical system model for language change can serve as a way to distinguish among alternative grammatical theories, introducing a formal diachronic adequacy criterion for linguistic theories.

El plan de lengua y cohesión social en Catañunya: primeros datos de una investigación = Language and Social Cohesion Plan in Catalonia: Initial research data

Los programas de inmersión lingüística han constituido y constituyen dentro del Sistema Educativo catalán la principal forma para que el alumnado de lengua familiar no-catalana aprenda una nueva lengua, el catalán, sin que, en su proceso de aprendizaje, vea mermado ni el desarrollo de su propia lengua ni su rendimiento académico. El éxito de la inmersión lingüística en las décadas anteriores ha sido frecuentemente utilizado como uno de los argumentos orientativos para justificar la política lingüística que se sigue en la escolarización de la infancia extranjera. Sin embargo, los resultados obtenidos por investigaciones recientes parece que no avalan empíricamente dicho argumento. Este artículo analiza dichos resultados y expone, a partir del Plan para la Lengua y Cohesión Social puesto en marcha por el Departamento de Educación de la Generalitat de Cataluña, cuáles son los retos que se presentan a su Sistema Educativo dentro del nuevo marco que supone el aumento de la diversidad cultural y lingüística en la actual sociedad catalana

A behavior-based scheme using reinforcement learning for autonomous underwater vehicles

This paper presents a hybrid behavior-based scheme using reinforcement learning for high-level control of autonomous underwater vehicles (AUVs). Two main features of the presented approach are hybrid behavior coordination and semi on-line neural-Q_learning (SONQL). Hybrid behavior coordination takes advantages of robustness and modularity in the competitive approach as well as efficient trajectories in the cooperative approach. SONQL, a new continuous approach of the Q_learning algorithm with a multilayer neural network is used to learn behavior state/action mapping online. Experimental results show the feasibility of the presented approach for AUVs

Estado situacional de los modelos basados en agentes y su impacto en la investigación organizacional

En un mundo hiperconectado, dinámico y cargado de incertidumbre como el actual, los métodos y modelos analíticos convencionales están mostrando sus limitaciones. Las organizaciones requieren, por tanto, herramientas útiles que empleen tecnología de información y modelos de simulación computacional como mecanismos para la toma de decisiones y la resolución de problemas. Una de las más recientes, potentes y prometedoras es el modelamiento y la simulación basados en agentes (MSBA). Muchas organizaciones, incluidas empresas consultoras, emplean esta técnica para comprender fenómenos, hacer evaluación de estrategias y resolver problemas de diversa índole. Pese a ello, no existe (hasta donde conocemos) un estado situacional acerca del MSBA y su aplicación a la investigación organizacional. Cabe anotar, además, que por su novedad no es un tema suficientemente difundido y trabajado en Latinoamérica. En consecuencia, este proyecto pretende elaborar un estado situacional sobre el MSBA y su impacto sobre la investigación organizacional.

Docencia práctica en los laboratorios de las ingenierías de informática apoyada en herramientas CASE.

Aceptado para su publicación en las actas del Segundo Taller de trabajo en Ingeniería del Software basada en componentes distribuidos ISCDISï01. En colaboración con VI Jornadas de Ingeniería de Software y Bases de Datos (Almagro, Ciudad Real - 2 de noviembre de 2001)

Estudio de la aplicación de sistemas basados en el conocimiento a la operación de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética

Una de las actuaciones posibles para la gestión de los residuos sólidos urbanos es la valorización energética, es decir la incineración con recuperación de energía. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineración para evitar en lo posible la liberación de sustancias contaminantes a la atmósfera que puedan ocasionar problemas de contaminación industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineración como el tratamiento de los gases se realice en condiciones óptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan métodos adecuados de medida de las variables más importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo clásico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripción cuantitativa y la necesidad de hacer los cálculos en tiempo real. Esto sólo se puede conseguir con la ayuda de las modernas técnicas de proceso de datos y métodos informáticos, tales como el empleo de técnicas de simulación, modelos matemáticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la lógica difusa aplicado al campo de la incineración de residuos urbanos. En el centro de investigación FZK de Karslruhe se están desarrollando aplicaciones que combinan la lógica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineración de residuos TAMARA. En esta tesis se plantea la aplicación de un método de adquisición de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situación desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolación de experiencias anteriores que puedan ser útiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hipótesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos diseñar un método análogo, que pueda ser implementado en un sistema informático, mediante el empleo de técnicas de Inteligencia Artificial.Así, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan información suficientemente estructurada para que nos sea útil. Para la adquisición de conocimiento pasamos por una serie de etapas: - Hacemos una primera selección de cuales son las variables que nos interesa conocer. - Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar técnicas de clasificación (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representación del estado de la planta. Es posible establecer una clasificación, pero normalmente casi todos los datos están en una sola clase, que corresponde a la operación normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos métodos estadísticos clásicos para buscar correlaciones entre variables (análisis de componentes principales) y así poder simplificar y reducir la lista de variables. - Análisis de las señales. Para analizar y clasificar las señales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar métodos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso más consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos analíticos - Como resultado final del proceso se pasa al diseño del sistema basado en el conocimiento. El objetivo principal es aplicar el método al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética. En primer lugar, en el capítulo 2 Los residuos sólidos urbanos, se trata el problema global de la gestión de los residuos, dando una visión general de las diferentes alternativas existentes, y de la situación nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problemática de la incineración de los residuos, poniendo especial interés en aquellas características de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combustión.En el capítulo 3, Descripción del proceso, se hace una descripción general del proceso de incineración y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepción y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los códigos de buena práctica de combustión, el sistema de aire de combustión y el sistema de humos. Se presentan también los distintos sistemas de depuración de los gases de combustión, y finalmente el sistema de evacuación de cenizas y escorias.El capítulo 4, La planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentación de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperación de energía, y el sistema de depuración de los gases de combustión Se describe también el sistema de control, la operación, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentación y las variables que son de interés para el control del proceso de combustión.En el capítulo 5, Técnicas utilizadas, se proporciona una visión global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes técnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificación, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicación.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representación del conocimiento. A continuación se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y lógica difusa, y se realiza una comparación entre ellas. Se presenta una aplicación de las redes neuronales al análisis de series temporales de temperatura.Se trata también la problemática del análisis de los datos de operación mediante técnicas estadísticas y el empleo de técnicas de clasificación. Otro apartado está dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusión de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de diseño asistido por ordenador para el diseño de sistemas de supervisión CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de análisis para obtener información cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicación de estas técnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales características de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que también forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El capítulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes técnicas, redes neuronales, clasificación, el desarrollo de la modelización del proceso de combustión, y la generación de reglas. Dentro del apartado de análisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificación de una señal de temperatura. También se describe la utilización del método LINNEO+ para la clasificación de los estados de operación de la planta.En el apartado dedicado a la modelización se desarrolla un modelo de combustión que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en régimen estacionario y dinámico. Se define un parámetro, la superficie de llama, relacionado con la extensión del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta dinámica del proceso de incineración. Luego se pasa a la definición de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboración de un modelo cualitativo. A continuación se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo dinámico analítico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generación de reglas En el capítulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su diseño e implementación. Se describen los objetivos básicos del sistema de control de la combustión, su configuración y la implementación en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el capítulo anterior.Por último para mostrar como pueden aplicarse los distintos métodos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentación de residuos.Finalmente en el capítulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis.

COMPUTER assisted technologies to enhance CONCURRENce in building DESIGN

Modern organisms are adapted to a wide variety of habitats and lifestyles. The processes of evolution have led to complex, interdependent, well-designed mechanisms of todays world and this research challenge is to transpose these innovative solutions to resolve problems in the context of architectural design practice, e.g., to relate design by nature with design by human. In a design by human environment, design synthesis can be performed with the use of rapid prototyping techniques that will enable to transform almost instantaneously any 2D design representation into a physical three-dimensional model, through a rapid prototyping printer machine. Rapid prototyping processes add layers of material one on top of another until a complete model is built and an analogy can be established with design by nature where the natural lay down of earth layers shapes the earth surface, a natural process occurring repeatedly over long periods of time. Concurrence in design will particularly benefit from rapid prototyping techniques, as the prime purpose of physical prototyping is to promptly assist iterative design, enabling design participants to work with a three-dimensional hardcopy and use it for the validation of their design-ideas. Concurrent design is a systematic approach aiming to facilitate the simultaneous involvment and commitment of all participants in the building design process, enabling both an effective reduction of time and costs at the design phase and a quality improvement of the design product. This paper presents the results of an exploratory survey investigating both how computer-aided design systems help designers to fully define the shape of their design-ideas and the extent of the application of rapid prototyping technologies coupled with Internet facilities by design practice. The findings suggest that design practitioners recognize that these technologies can greatly enhance concurrence in design, though acknowledging a lack of knowledge in relation to the issue of rapid prototyping.