Sistema CSCW para la ense??anza de composici??n escrita basado en una interfaz de l??piz electr??nico

Estudiar la aplicabilidad de t??cnicas CSCW (Computer Supported Collaborative Work) en el trabajo diario, tanto en un aula, como en educaci??n a distancia. Analizar la idoneidad de las distintas plataformas de redes subyacentes, sistemas operativos, etc., as?? como estudiar otros aspectos de CSCW, como seguridad y registro de usuarios, ergonom??a... Dise??ar y desarrollar el prototipo ya que es necesario tener una aplicaci??n software que pudiera implantarse cuanto antes y con el m??ximo nivel de funcionalidad. Comparar el rendimiento de ordenadores basados en l??piz, con los ordenadores tradicionales port??tiles o de sobremesa ya que deben probarse nuevos m??todos de interacci??n con los ordenadores. Se pretende estudiar los problemas de CSCW (concurrencias, coordinaci??n, derechos,...) asociados al car??cter recursivo de la escritura y la interacci??n entre un grupo peque??o de estudiantes y el profesor, creando as?? una clase electr??nica. Se decide crear un sistema que pueda servir de apoyo a los alumnos de la asignatura 'T??cnica de escritura' impartido en la Facultad de Educaci??n. Se estudia la aplicaci??n de los ordenadores y las redes como elementos de apoyo a la ense??anza, especialmente al aprendizaje de la composici??n escrita, tanto de forma individual, como de forma cooperativa, incluyendo los m??todos de an??lisis de los textos generados por los alumnos. Se hace una rese??a hist??rica del Trabajo Coperativo Soportado por Ordenador (CSCW) present??ndose las distintas clasificaciones y arquitecturas existentes para estos sistemas, vi??ndose las caracter??sticas que las difeencian y haciendo una comparaci??n con los del sistema propuesto. Se tratan las interfaces multiusuario y sus implicaciones de dise??o, comentando los distintos problemas que surgen cuando hay que implementar un sistema CSCW y describi??ndose las soluciones adoptadas. Durante los dos a??os de utilizaci??n del sistema como apoyo a la signatura 'T??cnicas de escritura' han ido surgiendo distintos problemas tanto del tipo funcional, como inform??tico y-o telem??tico, cuyas soluciones m??s importantes han sido: consciencia del espacio de trabajo compartido, implementaci??n de roles y organizaci??n del trabajo en las fases cooperativas, soporte adecuado para la comunicaci??n, almacenamiento de la informaci??n generada por la interfaz basada en l??piz electr??nico, almacenamiento y recupaeraci??n del trabajo de sesiones anteriores y tama??o de cada ventana de trabajo. En la presente tesis se ha dise??ado e implantado un nuevo sistema CSCW basado en una interfaz de l??piz electr??nico para la ense??anza y aprendizaje de la composici??n de textos. El sistema, llamado PENCACOLAS (PEN Computer Aided Composing COLlAborative System) permite la interacci??n entre alumnos (grupos de 2 ?? 3) y la supervisi??n e interacci??n con el profesor, posibilita el paso del alumno por las distintas fases que subyacen en el proceso de composici??n de un documento, dota tanto al profesor como a los alumnos de una interfaz que les permite visualizar el trabajo de los dem??s e intervenir en ciertas circunstancias, permite la creaci??n de las llamadas aulas virtuales.

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.

From architecturology to architecturological research

This paper presents a genesis of the French research field of Architecturology, from its creation to the current researches developed from it, at ARIAM-LAREA (National School of Architecture of Paris-la-Villette Laboratory of modeling for computer aids of cognitive activity of conception). Architecturology has been thought at the creation of French Schools of Architecture that has been initiated with the French movement of 1968 May. Its major aim is to build specific knowledge on architecture for learning architecture. The first book of the beginnings of this scientific field is “Sur l’espace architectural” written by Ph. Boudon and published in 1971. It’s currently constituted with a scientific systemic language and a paradigm that help to explain cognitive activity of design named by it, conception. This scientific language has been published in “Enseigner la conception architecturale: cours d’architecturologie” written by Ph. Boudon, Ph. Deshayes, F. Pousin and F. Shatz, and published in 1994 and in 2000, in “Echelle(s)” published in 2002 and which gathers different articles of Ph. Boudon and, in different articles of the team of LAREA - Ph. Boudon, Ph. Deshayes, F. Pousin, F. Shatz and C. Lecourtois. From this scientific language and the paradigm of Architecturology, I develop methods for extending the field of knowledge of this point of view by doing researches in architecture. These methods are gathered into the concept of Applied Architecturology. In 2005, LAREA has merged with a research team interested in Computer Aided Design, named ARIAM. To create ARIAM-LAREA, we have built a new research program on Computer Aided Conception where we use Applied Architecturology for 1) producing new knowledge on implications of Computer in cognitive activity of design and 2) developing new software to Support some operations of conception. This paper exposes my current research work and three theses that I co-lead at ARIAMLAREA on this object.

Factors mediating the routinisation of e-learning within a traditional university education environment

Technology-enhanced or Computer Aided Learning (e-learning) can be institutionally integrated and supported by learning management systems or Virtual Learning Environments (VLEs) to offer efficiency gains, effectiveness and scalability of the e-leaning paradigm. However this can only be achieved through integration of pedagogically intelligent approaches and lesson preparation tools environment and VLE that is well accepted by both the students and teachers. This paper critically explores some of the issues relevant to scalable routinisation of e-learning at the tertiary level, typically first year university undergraduates, with the teaching of Relational Data Analysis (RDA), as supported by multimedia authoring, as a case study. The paper concludes that blended learning approaches which balance the deployment of e-learning with other modalities of learning delivery such as instructor–mediated group learning etc offer the most flexible and scalable route to e-learning but that this requires the graceful integration of platforms for multimedia production, distribution and delivery through advanced interactive spaces that provoke learner engagement and promote learning autonomy and group learning facilitated by a cooperative-creative learning environment that remains open to personal exploration of constructivist-constructionist pathways to learning.