Case-based analysis in user requirements modelling for knowledge construction

Context: Learning can be regarded as knowledge construction in which prior knowledge and experience serve as basis for the learners to expand their knowledge base. Such a process of knowledge construction has to take place continuously in order to enhance the learners’ competence in a competitive working environment. As the information consumers, the individual users demand personalised information provision which meets their own specific purposes, goals, and expectations. Objectives: The current methods in requirements engineering are capable of modelling the common user’s behaviour in the domain of knowledge construction. The users’ requirements can be represented as a case in the defined structure which can be reasoned to enable the requirements analysis. Such analysis needs to be enhanced so that personalised information provision can be tackled and modelled. However, there is a lack of suitable modelling methods to achieve this end. This paper presents a new ontological method for capturing individual user’s requirements and transforming the requirements onto personalised information provision specifications. Hence the right information can be provided to the right user for the right purpose. Method: An experiment was conducted based on the qualitative method. A medium size of group of users participated to validate the method and its techniques, i.e. articulates, maps, configures, and learning content. The results were used as the feedback for the improvement. Result: The research work has produced an ontology model with a set of techniques which support the functions for profiling user’s requirements, reasoning requirements patterns, generating workflow from norms, and formulating information provision specifications. Conclusion: The current requirements engineering approaches provide the methodical capability for developing solutions. Our research outcome, i.e. the ontology model with the techniques, can further enhance the RE approaches for modelling the individual user’s needs and discovering the user’s requirements.

Multicore-enabling the MPJ express messaging library

With the transition to multicore processors almost complete, the parallel processing community is seeking efficient ways to port legacy message passing applications on shared memory and multicore processors. MPJ Express is our reference implementation of Message Passing Interface (MPI)-like bindings for the Java language. Starting with the current release, the MPJ Express software can be configured in two modes: the multicore and the cluster mode. In the multicore mode, parallel Java applications execute on shared memory or multicore processors. In the cluster mode, Java applications parallelized using MPJ Express can be executed on distributed memory platforms like compute clusters and clouds. The multicore device has been implemented using Java threads in order to satisfy two main design goals of portability and performance. We also discuss the challenges of integrating the multicore device in the MPJ Express software. This turned out to be a challenging task because the parallel application executes in a single JVM in the multicore mode. On the contrary in the cluster mode, the parallel user application executes in multiple JVMs. Due to these inherent architectural differences between the two modes, the MPJ Express runtime is modified to ensure correct semantics of the parallel program. Towards the end, we compare performance of MPJ Express (multicore mode) with other C and Java message passing libraries---including mpiJava, MPJ/Ibis, MPICH2, MPJ Express (cluster mode)---on shared memory and multicore processors. We found out that MPJ Express performs signicantly better in the multicore mode than in the cluster mode. Not only this but the MPJ Express software also performs better in comparison to other Java messaging libraries including mpiJava and MPJ/Ibis when used in the multicore mode on shared memory or multicore processors. We also demonstrate effectiveness of the MPJ Express multicore device in Gadget-2, which is a massively parallel astrophysics N-body siimulation code.

The programming language standards scene, ten years on paper 19: Pop

This paper, one of a simultaneously published set, describes the establishment in 1990 of the UK standards project for the Pop programming language, and the progress of the project to the end of 1993.

An extended query-the-user tool for expert systems

An extended version of HIER, a query-the-user facility for expert systems is presented. HIER was developed to run over Prolog programs, and has been incorporated to systems that support the design of large and complex applications. The framework of the extended version is described,; as well as the major features of the implementation. An example is included to illustrate the use of the tool, involving the design of a specific database application.

Towards an intelligent graphical interface for linear programming modelling

The increase of computing power of the microcomputers has stimulated the building of direct manipulation interfaces that allow graphical representation of Linear Programming (LP) models. This work discusses the components of such a graphical interface as the basis for a system to assist users in the process of formulating LP problems. In essence, this work proposes a methodology which considers the modelling task as divided into three stages which are specification of the Data Model, the Conceptual Model and the LP Model. The necessity for using Artificial Intelligence techniques in the problem conceptualisation and to help the model formulation task is illustrated.

LUTS: A lightweight user-level transaction scheduler

Software Transactional Memory (STM) systems have poor performance under high contention scenarios. Since many transactions compete for the same data, most of them are aborted, wasting processor runtime. Contention management policies are typically used to avoid that, but they are passive approaches as they wait for an abort to happen so they can take action. More proactive approaches have emerged, trying to predict when a transaction is likely to abort so its execution can be delayed. Such techniques are limited, as they do not replace the doomed transaction by another or, when they do, they rely on the operating system for that, having little or no control on which transaction should run. In this paper we propose LUTS, a Lightweight User-Level Transaction Scheduler, which is based on an execution context record mechanism. Unlike other techniques, LUTS provides the means for selecting another transaction to run in parallel, thus improving system throughput. Moreover, it avoids most of the issues caused by pseudo parallelism, as it only launches as many system-level threads as the number of available processor cores. We discuss LUTS design and present three conflict-avoidance heuristics built around LUTS scheduling capabilities. Experimental results, conducted with STMBench7 and STAMP benchmark suites, show LUTS efficiency when running high contention applications and how conflict-avoidance heuristics can improve STM performance even more. In fact, our transaction scheduling techniques are capable of improving program performance even in overloaded scenarios. © 2011 Springer-Verlag.

Saint Lucia: survey of living conditions and household budgets 2005/2006. User's manual.

This manual contains information on the dataset compiled from the Survey of Living Conditions and Household Budgets (SLC/HBS) conducted in Saint Lucia by the Kairi Consultants Limited and National Assessment Team between 2005 and 2006. The SLC/HBS is a sample survey which generates data on households and individuals in the country. This manual was developed by the Economic Commission for Latin America and the Caribbean (ECLAC) – Subregional Headquarters in the Caribbean as a supplementary document for the Caribbean Household Surveys Database (CHSD). It is sectioned out into two main parts- section one provides brief description of the survey and section two contains a concise data dictionary of variables generated from the survey as well as additional variables created by ECLAC. In addition, for ease of reference, an index of all variables in the database is included at the end of the document.

Green-Markov models - new optimization strategies: a case study for user allocation in co-channel macro/femto networks

ABSTRACT: The femtocell concept aims to combine fixed-line broadband access with mobile telephony using the deployment of low-cost, low-power third and fourth generation base stations in the subscribers' homes. While the self-configuration of femtocells is a plus, it can limit the quality of service (QoS) for the users and reduce the efficiency of the network, based on outdated allocation parameters such as signal power level. To this end, this paper presents a proposal for optimized allocation of users on a co-channel macro-femto network, that enable self-configuration and public access, aiming to maximize the quality of service of applications and using more efficiently the available energy, seeking the concept of Green networking. Thus, when the user needs to connect to make a voice or a data call, the mobile phone has to decide which network to connect, using the information of number of connections, the QoS parameters (packet loss and throughput) and the signal power level of each network. For this purpose, the system is modeled as a Markov Decision Process, which is formulated to obtain an optimal policy that can be applied on the mobile phone. The policy created is flexible, allowing different analyzes, and adaptive to the specific characteristics defined by the telephone company. The results show that compared to traditional QoS approaches, the policy proposed here can improve energy efficiency by up to 10%.

Cochlear Implantation Via the Middle Fossa Approach: Surgical and Programming Considerations

Objectives: To report the results of cochlear implantation via the middle fossa approach in 4 patients, discuss the complications, and present a detailed description of the programming specifications in these cases. Study Design: Retrospective case review. Setting: Tertiary-care referral center with a well-established cochlear implant program. Patients: Four patients with bilateral canal wall down mastoid cavities who underwent the middle fossa approach for cochlear implantation. Interventions: Cochlear implantation and subsequent rehabilitation. A middle fossa approach with cochleostomy was successfully performed on the most superficial part of the apical turn in 4 patients. A Nucleus 24 cochlear implant system was used in 3 patients and a MED-EL Sonata Medium device in 1 patient. The single electrode array was inserted through a cochleostomy from the cochlear apex and occupied the apical, middle, and basal turns. Telemetry and intraoperative impedance recordings were performed at the end of surgery. A CT scan of the temporal bones was performed to document electrode insertion for all of the patients. Main Outcome Measures: Complications, hearing thresholds, and speech perception outcomes were evaluated. Results: Neural response telemetry showed present responses in all but 1 patient, who demonstrated facial nerve stimulation during the test. Open-set speech perception varied from 30% to 100%, despite the frequency allocation order of the MAP. Conclusion: Cochlear implantation via the middle cranial fossa is a safe approach, although it is a challenging procedure, even for experienced surgeons.

GEDI: a user-friendly toolbox for analysis of large-scale gene expression data

Abstract Background Several mathematical and statistical methods have been proposed in the last few years to analyze microarray data. Most of those methods involve complicated formulas, and software implementations that require advanced computer programming skills. Researchers from other areas may experience difficulties when they attempting to use those methods in their research. Here we present an user-friendly toolbox which allows large-scale gene expression analysis to be carried out by biomedical researchers with limited programming skills. Results Here, we introduce an user-friendly toolbox called GEDI (Gene Expression Data Interpreter), an extensible, open-source, and freely-available tool that we believe will be useful to a wide range of laboratories, and to researchers with no background in Mathematics and Computer Science, allowing them to analyze their own data by applying both classical and advanced approaches developed and recently published by Fujita et al. Conclusion GEDI is an integrated user-friendly viewer that combines the state of the art SVR, DVAR and SVAR algorithms, previously developed by us. It facilitates the application of SVR, DVAR and SVAR, further than the mathematical formulas present in the corresponding publications, and allows one to better understand the results by means of available visualizations. Both running the statistical methods and visualizing the results are carried out within the graphical user interface, rendering these algorithms accessible to the broad community of researchers in Molecular Biology.

Il passato nell’epoca della sua (ri)producibilità digitale. Torino 1943 - 45. Metodologia della ricerca con tecnologie informatiche. Sistema storico-territoriale di informazione multimediale

Se il lavoro dello storico è capire il passato come è stato compreso dalla gente che lo ha vissuto, allora forse non è azzardato pensare che sia anche necessario comunicare i risultati delle ricerche con strumenti propri che appartengono a un'epoca e che influenzano la mentalità di chi in quell'epoca vive. Emergenti tecnologie, specialmente nell’area della multimedialità come la realtà virtuale, permettono agli storici di comunicare l’esperienza del passato in più sensi. In che modo la storia collabora con le tecnologie informatiche soffermandosi sulla possibilità di fare ricostruzioni storiche virtuali, con relativi esempi e recensioni? Quello che maggiormente preoccupa gli storici è se una ricostruzione di un fatto passato vissuto attraverso la sua ricreazione in pixels sia un metodo di conoscenza della storia che possa essere considerato valido. Ovvero l'emozione che la navigazione in una realtà 3D può suscitare, è un mezzo in grado di trasmettere conoscenza? O forse l'idea che abbiamo del passato e del suo studio viene sottilmente cambiato nel momento in cui lo si divulga attraverso la grafica 3D? Da tempo però la disciplina ha cominciato a fare i conti con questa situazione, costretta soprattutto dall'invasività di questo tipo di media, dalla spettacolarizzazione del passato e da una divulgazione del passato parziale e antiscientifica. In un mondo post letterario bisogna cominciare a pensare che la cultura visuale nella quale siamo immersi sta cambiando il nostro rapporto con il passato: non per questo le conoscenze maturate fino ad oggi sono false, ma è necessario riconoscere che esiste più di una verità storica, a volte scritta a volte visuale. Il computer è diventato una piattaforma onnipresente per la rappresentazione e diffusione dell’informazione. I metodi di interazione e rappresentazione stanno evolvendo di continuo. Ed è su questi due binari che è si muove l’offerta delle tecnologie informatiche al servizio della storia. Lo scopo di questa tesi è proprio quello di esplorare, attraverso l’utilizzo e la sperimentazione di diversi strumenti e tecnologie informatiche, come si può raccontare efficacemente il passato attraverso oggetti tridimensionali e gli ambienti virtuali, e come, nel loro essere elementi caratterizzanti di comunicazione, in che modo possono collaborare, in questo caso particolare, con la disciplina storica. La presente ricerca ricostruisce alcune linee di storia delle principali fabbriche attive a Torino durante la seconda guerra mondiale, ricordando stretta relazione che esiste tra strutture ed individui e in questa città in particolare tra fabbrica e movimento operaio, è inevitabile addentrarsi nelle vicende del movimento operaio torinese che nel periodo della lotta di Liberazione in città fu un soggetto politico e sociale di primo rilievo. Nella città, intesa come entità biologica coinvolta nella guerra, la fabbrica (o le fabbriche) diventa il nucleo concettuale attraverso il quale leggere la città: sono le fabbriche gli obiettivi principali dei bombardamenti ed è nelle fabbriche che si combatte una guerra di liberazione tra classe operaia e autorità, di fabbrica e cittadine. La fabbrica diventa il luogo di "usurpazione del potere" di cui parla Weber, il palcoscenico in cui si tengono i diversi episodi della guerra: scioperi, deportazioni, occupazioni .... Il modello della città qui rappresentata non è una semplice visualizzazione ma un sistema informativo dove la realtà modellata è rappresentata da oggetti, che fanno da teatro allo svolgimento di avvenimenti con una precisa collocazione cronologica, al cui interno è possibile effettuare operazioni di selezione di render statici (immagini), di filmati precalcolati (animazioni) e di scenari navigabili interattivamente oltre ad attività di ricerca di fonti bibliografiche e commenti di studiosi segnatamente legati all'evento in oggetto. Obiettivo di questo lavoro è far interagire, attraverso diversi progetti, le discipline storiche e l’informatica, nelle diverse opportunità tecnologiche che questa presenta. Le possibilità di ricostruzione offerte dal 3D vengono così messe a servizio della ricerca, offrendo una visione integrale in grado di avvicinarci alla realtà dell’epoca presa in considerazione e convogliando in un’unica piattaforma espositiva tutti i risultati. Divulgazione Progetto Mappa Informativa Multimediale Torino 1945 Sul piano pratico il progetto prevede una interfaccia navigabile (tecnologia Flash) che rappresenti la pianta della città dell’epoca, attraverso la quale sia possibile avere una visione dei luoghi e dei tempi in cui la Liberazione prese forma, sia a livello concettuale, sia a livello pratico. Questo intreccio di coordinate nello spazio e nel tempo non solo migliora la comprensione dei fenomeni, ma crea un maggiore interesse sull’argomento attraverso l’utilizzo di strumenti divulgativi di grande efficacia (e appeal) senza perdere di vista la necessità di valicare le tesi storiche proponendosi come piattaforma didattica. Un tale contesto richiede uno studio approfondito degli eventi storici al fine di ricostruire con chiarezza una mappa della città che sia precisa sia topograficamente sia a livello di navigazione multimediale. La preparazione della cartina deve seguire gli standard del momento, perciò le soluzioni informatiche utilizzate sono quelle fornite da Adobe Illustrator per la realizzazione della topografia, e da Macromedia Flash per la creazione di un’interfaccia di navigazione. La base dei dati descrittivi è ovviamente consultabile essendo contenuta nel supporto media e totalmente annotata nella bibliografia. È il continuo evolvere delle tecnologie d'informazione e la massiccia diffusione dell’uso dei computer che ci porta a un cambiamento sostanziale nello studio e nell’apprendimento storico; le strutture accademiche e gli operatori economici hanno fatto propria la richiesta che giunge dall'utenza (insegnanti, studenti, operatori dei Beni Culturali) di una maggiore diffusione della conoscenza storica attraverso la sua rappresentazione informatizzata. Sul fronte didattico la ricostruzione di una realtà storica attraverso strumenti informatici consente anche ai non-storici di toccare con mano quelle che sono le problematiche della ricerca quali fonti mancanti, buchi della cronologia e valutazione della veridicità dei fatti attraverso prove. Le tecnologie informatiche permettono una visione completa, unitaria ed esauriente del passato, convogliando tutte le informazioni su un'unica piattaforma, permettendo anche a chi non è specializzato di comprendere immediatamente di cosa si parla. Il miglior libro di storia, per sua natura, non può farlo in quanto divide e organizza le notizie in modo diverso. In questo modo agli studenti viene data l'opportunità di apprendere tramite una rappresentazione diversa rispetto a quelle a cui sono abituati. La premessa centrale del progetto è che i risultati nell'apprendimento degli studenti possono essere migliorati se un concetto o un contenuto viene comunicato attraverso più canali di espressione, nel nostro caso attraverso un testo, immagini e un oggetto multimediale. Didattica La Conceria Fiorio è uno dei luoghi-simbolo della Resistenza torinese. Il progetto è una ricostruzione in realtà virtuale della Conceria Fiorio di Torino. La ricostruzione serve a arricchire la cultura storica sia a chi la produce, attraverso una ricerca accurata delle fonti, sia a chi può poi usufruirne, soprattutto i giovani, che, attratti dall’aspetto ludico della ricostruzione, apprendono con più facilità. La costruzione di un manufatto in 3D fornisce agli studenti le basi per riconoscere ed esprimere la giusta relazione fra il modello e l’oggetto storico. Le fasi di lavoro attraverso cui si è giunti alla ricostruzione in 3D della Conceria: . una ricerca storica approfondita, basata sulle fonti, che possono essere documenti degli archivi o scavi archeologici, fonti iconografiche, cartografiche, ecc.; . La modellazione degli edifici sulla base delle ricerche storiche, per fornire la struttura geometrica poligonale che permetta la navigazione tridimensionale; . La realizzazione, attraverso gli strumenti della computer graphic della navigazione in 3D. Unreal Technology è il nome dato al motore grafico utilizzato in numerosi videogiochi commerciali. Una delle caratteristiche fondamentali di tale prodotto è quella di avere uno strumento chiamato Unreal editor con cui è possibile costruire mondi virtuali, e che è quello utilizzato per questo progetto. UnrealEd (Ued) è il software per creare livelli per Unreal e i giochi basati sul motore di Unreal. E’ stata utilizzata la versione gratuita dell’editor. Il risultato finale del progetto è un ambiente virtuale navigabile raffigurante una ricostruzione accurata della Conceria Fiorio ai tempi della Resistenza. L’utente può visitare l’edificio e visualizzare informazioni specifiche su alcuni punti di interesse. La navigazione viene effettuata in prima persona, un processo di “spettacolarizzazione” degli ambienti visitati attraverso un arredamento consono permette all'utente una maggiore immersività rendendo l’ambiente più credibile e immediatamente codificabile. L’architettura Unreal Technology ha permesso di ottenere un buon risultato in un tempo brevissimo, senza che fossero necessari interventi di programmazione. Questo motore è, quindi, particolarmente adatto alla realizzazione rapida di prototipi di una discreta qualità, La presenza di un certo numero di bug lo rende, però, in parte inaffidabile. Utilizzare un editor da videogame per questa ricostruzione auspica la possibilità di un suo impiego nella didattica, quello che le simulazioni in 3D permettono nel caso specifico è di permettere agli studenti di sperimentare il lavoro della ricostruzione storica, con tutti i problemi che lo storico deve affrontare nel ricreare il passato. Questo lavoro vuole essere per gli storici una esperienza nella direzione della creazione di un repertorio espressivo più ampio, che includa gli ambienti tridimensionali. Il rischio di impiegare del tempo per imparare come funziona questa tecnologia per generare spazi virtuali rende scettici quanti si impegnano nell'insegnamento, ma le esperienze di progetti sviluppati, soprattutto all’estero, servono a capire che sono un buon investimento. Il fatto che una software house, che crea un videogame di grande successo di pubblico, includa nel suo prodotto, una serie di strumenti che consentano all'utente la creazione di mondi propri in cui giocare, è sintomatico che l'alfabetizzazione informatica degli utenti medi sta crescendo sempre più rapidamente e che l'utilizzo di un editor come Unreal Engine sarà in futuro una attività alla portata di un pubblico sempre più vasto. Questo ci mette nelle condizioni di progettare moduli di insegnamento più immersivi, in cui l'esperienza della ricerca e della ricostruzione del passato si intreccino con lo studio più tradizionale degli avvenimenti di una certa epoca. I mondi virtuali interattivi vengono spesso definiti come la forma culturale chiave del XXI secolo, come il cinema lo è stato per il XX. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di suggerire che vi sono grosse opportunità per gli storici impiegando gli oggetti e le ambientazioni in 3D, e che essi devono coglierle. Si consideri il fatto che l’estetica abbia un effetto sull’epistemologia. O almeno sulla forma che i risultati delle ricerche storiche assumono nel momento in cui devono essere diffuse. Un’analisi storica fatta in maniera superficiale o con presupposti errati può comunque essere diffusa e avere credito in numerosi ambienti se diffusa con mezzi accattivanti e moderni. Ecco perchè non conviene seppellire un buon lavoro in qualche biblioteca, in attesa che qualcuno lo scopra. Ecco perchè gli storici non devono ignorare il 3D. La nostra capacità, come studiosi e studenti, di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l’evidenza. Perché gli storici possano ottenere il beneficio che il 3D porta con sè, tuttavia, devono sviluppare un’agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Una ricostruzione storica può essere molto utile dal punto di vista educativo non sono da chi la visita ma, anche da chi la realizza. La fase di ricerca necessaria per la ricostruzione non può fare altro che aumentare il background culturale dello sviluppatore. Conclusioni La cosa più importante è stata la possibilità di fare esperienze nell’uso di mezzi di comunicazione di questo genere per raccontare e far conoscere il passato. Rovesciando il paradigma conoscitivo che avevo appreso negli studi umanistici, ho cercato di desumere quelle che potremo chiamare “leggi universali” dai dati oggettivi emersi da questi esperimenti. Da punto di vista epistemologico l’informatica, con la sua capacità di gestire masse impressionanti di dati, dà agli studiosi la possibilità di formulare delle ipotesi e poi accertarle o smentirle tramite ricostruzioni e simulazioni. Il mio lavoro è andato in questa direzione, cercando conoscere e usare strumenti attuali che nel futuro avranno sempre maggiore presenza nella comunicazione (anche scientifica) e che sono i mezzi di comunicazione d’eccellenza per determinate fasce d’età (adolescenti). Volendo spingere all’estremo i termini possiamo dire che la sfida che oggi la cultura visuale pone ai metodi tradizionali del fare storia è la stessa che Erodoto e Tucidide contrapposero ai narratori di miti e leggende. Prima di Erodoto esisteva il mito, che era un mezzo perfettamente adeguato per raccontare e dare significato al passato di una tribù o di una città. In un mondo post letterario la nostra conoscenza del passato sta sottilmente mutando nel momento in cui lo vediamo rappresentato da pixel o quando le informazioni scaturiscono non da sole, ma grazie all’interattività con il mezzo. La nostra capacità come studiosi e studenti di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l’evidenza. Perché gli storici possano ottenere il beneficio sottinteso al 3D, tuttavia, devono sviluppare un’agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Le esperienze raccolte nelle pagine precedenti ci portano a pensare che in un futuro non troppo lontano uno strumento come il computer sarà l’unico mezzo attraverso cui trasmettere conoscenze, e dal punto di vista didattico la sua interattività consente coinvolgimento negli studenti come nessun altro mezzo di comunicazione moderno.

Engineering Agent-Oriented Technologies and Programming Languages for Computer Programming and Software Development

Mainstream hardware is becoming parallel, heterogeneous, and distributed on every desk, every home and in every pocket. As a consequence, in the last years software is having an epochal turn toward concurrency, distribution, interaction which is pushed by the evolution of hardware architectures and the growing of network availability. This calls for introducing further abstraction layers on top of those provided by classical mainstream programming paradigms, to tackle more effectively the new complexities that developers have to face in everyday programming. A convergence it is recognizable in the mainstream toward the adoption of the actor paradigm as a mean to unite object-oriented programming and concurrency. Nevertheless, we argue that the actor paradigm can only be considered a good starting point to provide a more comprehensive response to such a fundamental and radical change in software development. Accordingly, the main objective of this thesis is to propose Agent-Oriented Programming (AOP) as a high-level general purpose programming paradigm, natural evolution of actors and objects, introducing a further level of human-inspired concepts for programming software systems, meant to simplify the design and programming of concurrent, distributed, reactive/interactive programs. To this end, in the dissertation first we construct the required background by studying the state-of-the-art of both actor-oriented and agent-oriented programming, and then we focus on the engineering of integrated programming technologies for developing agent-based systems in their classical application domains: artificial intelligence and distributed artificial intelligence. Then, we shift the perspective moving from the development of intelligent software systems, toward general purpose software development. Using the expertise maturated during the phase of background construction, we introduce a general-purpose programming language named simpAL, which founds its roots on general principles and practices of software development, and at the same time provides an agent-oriented level of abstraction for the engineering of general purpose software systems.

Brain-Computer Interfaces for augmented communication: Asynchronous and adaptive algorithms and evaluation with end users

This thesis aimed at addressing some of the issues that, at the state of the art, avoid the P300-based brain computer interface (BCI) systems to move from research laboratories to end users’ home. An innovative asynchronous classifier has been defined and validated. It relies on the introduction of a set of thresholds in the classifier, and such thresholds have been assessed considering the distributions of score values relating to target, non-target stimuli and epochs of voluntary no-control. With the asynchronous classifier, a P300-based BCI system can adapt its speed to the current state of the user and can automatically suspend the control when the user diverts his attention from the stimulation interface. Since EEG signals are non-stationary and show inherent variability, in order to make long-term use of BCI possible, it is important to track changes in ongoing EEG activity and to adapt BCI model parameters accordingly. To this aim, the asynchronous classifier has been subsequently improved by introducing a self-calibration algorithm for the continuous and unsupervised recalibration of the subjective control parameters. Finally an index for the online monitoring of the EEG quality has been defined and validated in order to detect potential problems and system failures. This thesis ends with the description of a translational work involving end users (people with amyotrophic lateral sclerosis-ALS). Focusing on the concepts of the user centered design approach, the phases relating to the design, the development and the validation of an innovative assistive device have been described. The proposed assistive technology (AT) has been specifically designed to meet the needs of people with ALS during the different phases of the disease (i.e. the degree of motor abilities impairment). Indeed, the AT can be accessed with several input devices either conventional (mouse, touchscreen) or alterative (switches, headtracker) up to a P300-based BCI.