Global research alliance modelling platform (GRAMP): an open web platform for modelling greenhouse gas emissions from agro-ecosystems

Carbon (C) and nitrogen (N) process-based models are important tools for estimating and reporting greenhouse gas emissions and changes in soil C stocks. There is a need for continuous evaluation, development and adaptation of these models to improve scientific understanding, national inventories and assessment of mitigation options across the world. To date, much of the information needed to describe different processes like transpiration, photosynthesis, plant growth and maintenance, above and below ground carbon dynamics, decomposition and nitrogen mineralization. In ecosystem models remains inaccessible to the wider community, being stored within model computer source code, or held internally by modelling teams. Here we describe the Global Research Alliance Modelling Platform (GRAMP), a web-based modelling platform to link researchers with appropriate datasets, models and training material. It will provide access to model source code and an interactive platform for researchers to form a consensus on existing methods, and to synthesize new ideas, which will help to advance progress in this area. The platform will eventually support a variety of models, but to trial the platform and test the architecture and functionality, it was piloted with variants of the DNDC model. The intention is to form a worldwide collaborative network (a virtual laboratory) via an interactive website with access to models and best practice guidelines; appropriate datasets for testing, calibrating and evaluating models; on-line tutorials and links to modelling and data provider research groups, and their associated publications. A graphical user interface has been designed to view the model development tree and access all of the above functions.

Visualization of a student predictive model for 3D virtual environments driven to procedural training

This document presents theimplementation ofa Student Behavior Predictor Viewer(SBPV)for a student predictive model. The student predictive model is part of an intelligent tutoring system, and is built from logs of students’ behaviors in the “Virtual Laboratory of Agroforestry Biotechnology”implemented in a previous work.The SBPVis a tool for visualizing a 2D graphical representationof the extended automaton associated with any of the clusters ofthe student predictive model. Apart from visualizing the extended automaton, the SBPV supports the navigation across the automaton by means of desktop devices. More precisely, the SBPV allows user to move through the automaton, to zoom in/out the graphic or to locate a given state. In addition, the SBPV also allows user to modify the default layout of the automaton on the screen by changing the position of the states by means of the mouse. To developthe SBPV, a web applicationwas designedand implementedrelying on HTML5, JavaScript and C#.

Especificación del comportamiento de un avatar en un mundo virtual mediante una ontología

El presente trabajo describe la construcción de una aplicación que controla a un Non Player Character (NPC), en un mundo virtual. La aplicación desarrollada, que tiene como nombre BotManager, realiza dos tareas fundamentales: 1) conectarse al repositorio de conocimiento, que en esta implementación es una ontología expresada en OWL, para obtener las acciones que debe realizar el NPC dentro del mundo virtual; y 2) ordenar al NPC que realice estas acciones en un mundo virtual creado con la plataforma OpenSimulator. BotManager puede tener variadas aplicaciones, por lo tanto puede ser usada como complemento en mundos virtuales aplicados a la educación, simulación, ocio, etc. Ahora bien, la principal razón que motivó el desarrollo del BotManager fue la de crear un sistema de demostración automática de tareas en un mundo virtual destinado a la educación/ entrenamiento. De esta forma, un Sistema Inteligente de Tutoría integrado con un mundo virtual podría demostrar paso a paso a un estudiante cómo realizar una tarea en el mundo virtual. La ontología que lee el BotManager extiende la ontología propuesta en la tesis “Una propuesta de modelado del estudiante basada en ontologías y diagnóstico pedagógico-cognitivo no monótono” de Julia Parraga en el 2011 (Ontología de Julia). La construcción y las pruebas del BotManager se llevaron a cabo en tres etapas: 1) creación de la Ontología de Acciones del NPC que extiende la Ontología de Julia; 2) diseño e implementación de la aplicación en C# que lee la ontología que contiene el plan de acción del NPC, y ordena al NPC realizar las acciones en el mundo virtual; y 3) pruebas de la aplicación con la práctica “preparación de una taza de cafe”, que es parte de un Laboratorio Virtual de Biotecnología. El BotManager se ha diseñado como una aplicación cliente que se conecta a un servidor de Open- Simulator. Por lo tanto, puede ejecutarse en una máquina distinta a la del servidor. Asimismo, en la implementación del BotManager se ha utilizado una librería gratuita denominada LibOpenMetaverse que permite controlar un NPC de forma remota.---ABSTRACT---This paper describes the construction of an application that controls a Non Player Character (NPC), in a virtual world. The application developed, called BotManager, performs two main tasks: 1) the connection to the repository of knowledge, which in this implementation is an ontology expressed in OWL, and retrieving the actions to be performed by the NPC within the virtual world; and 2) commanding the NPC to perform these actions in a virtual world created with the OpenSimulator platform. BotManager can have diverse applications, therefore it can be used as a complement in virtual worlds applied to education, simulation, entertainment, etc. However, the main reason behind the development of BotManager was to create an automatic demonstration of tasks in a virtual world for education / training. Thus, a virtual world integrated with an Intelligent Tutoring Systems could demonstrate step by step to a student how to perform a task in the virtual world. The ontology used by the BotManager extends ontology proposed in the thesis “A proposal for modeling ontologies based student and not monotonous teaching-cognitive diagnosis” by Julia Parraga in 2011 (Julia’s Ontology). Construction and testing of BotManager were conducted in three stages: 1) creation of the NPC Actions Ontology by extending the Julia’s Ontology; 2) design and implementation of the application in C# that reads the ontology containing the plan of action of the NPC, and commands the NPC to perform the read plan in the virtual world; and 3) testing of the application with the practice “preparing a cup of coffee”, which is part of a Virtual Laboratory of Biotechnology. The BotManager has been designed as a client application that connects to an OpenSimulator server. Therefore, it can run on a different machine to the server. To implement the BotManager we have used a free library called libopenmetaverse that allows us to control a NPC remotely.

Laboratorios virtuales y docencia de la automática en la formación tecnológica de base

Recientemente, ha surgido un interés por aprender a programar, debido a las oportunidades profesionales que da este tipo de estudios universitarios. Es fácil de entender porque el número de trabajos para programadores e ingenieros informáticos está creciendo rápidamente. Por otro lado, un amplio grupo de psicólogos opinan que el pensamiento computacional es una destreza fundamental para cualquiera, no sólo para los ingenieros informáticos. Para leer, escribir y realizar operaciones aritméticas, deberíamos utilizar el pensamiento computacional y por lo tanto, para desarrollar todas las habilidades analíticas de los niños. Es necesario cambiar los requerimientos de las destrezas necesarias para trabajar, los nuevos trabajadores necesitarán destrezas más sofisticadas en ciencias, matemáticas, ingeniería y tecnología. Consecuentemente, los contenidos sobre Tecnología de la Información tales como electrónica, programación, robótica y control se incrementan en la educación tecnológica en enseñanza secundaria. El desarrollo y utilización de los Laboratorios Virtuales de Control y Robótica ayuda a alcanzar este objetivo. Nos vamos a centrar en control y robótica porque un proyecto de control y robótica incluye contenidos de otras tecnologías tales como electrónica, programación, … Se ha implementado un sitio web con Laboratorios Virtuales de Control y Robótica. En este trabajo, se muestran seis grupos de laboratorios virtuales para la enseñanza del control y la robótica a niveles preuniversitarios. Estos laboratorios virtuales han sido usados para la docencia de alumnos de enseñanza secundaria. Las estadísticas del proceso de enseñanza-aprendizaje permiten validar ciertos aspectos de dicho trabajo. Se describen dichos laboratorios y la mejora del aprendizaje en cuanto a conocimientos procedimentales y conceptuales, así como la mejora de la interactividad respecto al aprendizaje con análogas aplicaciones con objetivos de aprendizaje idénticos, pero careciendo de la componente de laboratorio virtual. Se explican algunas de las experiencias realizadas con los alumnos. Los resultados sugieren, que dentro de la educación tecnológica de la educación secundaria, los laboratorios virtuales pueden ser explotados como un efectivo y motivacional entorno de aprendizaje. ABSTRACT Recently, there has been a surge of interest in learning to code, focusing especially on career opportunities. It is easy to understand why: the number of jobs for programmers and computer scientists is growing rapidly. On the other hand, the psychologists think that computational thinking is a fundamental skill for everyone, not just for computer scientists. To reading, writing, and arithmetic, we should add computational thinking to every child’s analytical ability. It is necessary to change workforce requirements mean that new workers will need ever more sophisticated skills in science, mathematics, engineering and technology. Consequently, the contents about Information Technology as well as electronics, coding, robotics and control increase in Technology Education in High School . The development and utilization of the Virtual Laboratories of Control and Robotics help to achieve this goal. We focus on control and robotics because a control and robotics project includes other technologies contents like electronics, coding,... A web site with Virtual Laboratories of Control and Robotics was implemented. In this work, six groups of virtual laboratories for teaching control and robotics in preuniversity level are shown. These Virtual Laboratories were used for teaching students at high school. The statistics of teaching-learning process allow to check some issues of this work. The laboratories, the improvement of learning (concepts and procedures) and interactivity are described and are compared to similar applications. They share identical learning objectives but they lack the virtual laboratory aspect. Some experiences with students are explained too. The results suggest that within high school technology education, virtual laboratories can be exploited as effective and motivational learning environments.

Mejoras y extensiones en el Front-End de un modelo de predicción de acciones de un estudiante en un laboratorio virtual 3D

Este documento presenta las mejoras y las extensiones introducidas en la herramienta de visualización del modelo predictivo del comportamiento del estudiante o Student Behavior Predictor Viewer (SBPV), implementada en un trabajo anterior. El modelo predictivo del comportamiento del estudiante es parte de un sistema inteligente de tutoría, y se construye a partir de los registros de actividad de los estudiantes en un laboratorio virtual 3D, como el Laboratorio Virtual de Biotecnología Agroforestal, implementado en un trabajo anterior, y cuyos registros de actividad de los estudiantes se han utilizado para validar este trabajo fin de grado. El SBPV es una herramienta para visualizar una representación gráfica 2D del grafo extendido asociado con cualquiera de los clusters del modelo predictivo del estudiante. Además de la visualización del grafo extendido, el SBPV controla la navegación a través del grafo por medio del navegador web. Más concretamente, el SBPV permite al usuario moverse a través del grafo, ampliar o reducir el zoom del gráfico o buscar un determinado estado. Además, el SBPV también permite al usuario modificar el diseño predeterminado del grafo en la pantalla al cambiar la posición de los estados con el ratón. Como parte de este trabajo fin de grado, se han corregido errores existentes en la versión anterior y se han introducido una serie de mejoras en el rendimiento y la usabilidad. En este sentido, se han implementado nuevas funcionalidades, tales como la visualización del modelo de comportamiento de cada estudiante individualmente o la posibilidad de elegir el método de clustering para crear el modelo predictivo del estudiante; así como ha sido necesario rediseñar la interfaz de usuario cambiando el tipo de estructuras gráficas con que se muestran los elementos del modelo y mejorando la visualización del grafo al interaccionar el usuario con él. Todas estas mejoras se explican detenidamente en el presente documento.---ABSTRACT---This document presents the improvements and extensions made to the visualization tool Student Behavior Predictor Viewer (SBPV), implemented in a previous job. The student behavior predictive model is part of an intelligent tutoring system, and is built from the records of students activity in a 3D virtual laboratory, like the “Virtual Laboratory of Agroforestry Biotechnology” implemented in a previous work, and whose records of students activity have been used to validate this final degree work. The SBPV is a tool for visualizing a 2D graphical representation of the extended graph associated with any of the clusters of the student predictive model. Apart from visualizing the extended graph, the SBPV supports the navigation across the graph by means of desktop devices. More precisely, the SBPV allows user to move through the graph, to zoom in/out the graphic or to locate a given state. In addition, the SBPV also allows user to modify the default layout of the graph on the screen by changing the position of the states by means of the mouse. As part of this work, some bugs of the previous version have been fixed and some enhancements have been implemented to improve the performance and the usability. In this sense, we have implemented new features, such as the display of the model behavior of only one student or the possibility of selecting the clustering method to create the student predictive model; as well as it was necessary to redesign the user interface changing the type of graphic structures that show model elements and improving the rendering of the graph when the user interacts with it. All these improvements are explained in detail in the next sections.

ACcESS: Australia's contribution to the iSERVO Institute's development

The new Australian Computational Earth Systems Simulator research facility provides a virtual laboratory for studying the solid earth and its complex system behavior. The facility's capabilities complement those developed by overseas groups, thereby creating the infrastructure for an international computational solid earth research virtual observatory.

Developing of Distributed Virtual Laboratories for Smart Sensor System Design Based on Multi-Dimensional Access Method

In the article it is considered preconditions and main principles of creation of virtual laboratories for computer-aided design, as tools for interdisciplinary researches. Virtual laboratory, what are offered, is worth to be used on the stage of the requirements specification or EFT-stage, because it gives the possibility of fast estimating of the project realization, certain characteristics and, as a result, expected benefit of its applications. Using of these technologies already increase automation level of design stages of new devices for different purposes. Proposed computer technology gives possibility to specialists from such scientific fields, as chemistry, biology, biochemistry, physics etc, to check possibility of device creating on the basis of developed sensors. It lets to reduce terms and costs of designing of computer devices and systems on the early stages of designing, for example on the stage of requirements specification or EFT-stage. An important feature of this project is using the advanced multi-dimensional access method for organizing the information base of the Virtual laboratory.

A laboratory study of water ice erosion by low-energy ions

Water ice covers the surface of various objects in the outer Solar system.Within the heliopause, surface ice is constantly bombarded and sputtered by energetic particles from the solar wind and magnetospheres. We report a laboratory investigation of the sputtering yield of water ice when irradiated at 10 K by 4 keV singly (13C+, N+, O+, Ar+) and doubly charged ions (13C2+, N2+, O2+). The experimental values for the sputtering yields are in good agreement with the prediction of a theoretical model. There is no significant difference in the yield for singly and doubly charged ions. Using these yields, we estimate the rate of water ice erosion in the outer Solar system objects due to solar wind sputtering. Temperature-programmed desorption of the ice after irradiation with 13C+ and 13C2+ demonstrated the formation of 13CO and 13CO2, with 13CO being the dominant formed species.

Desenvolvimento de um laboratorio basico de biomecanica

Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Educação Física

An alternative approach for the determination of soil water mobility

A new laboratory method was proposed to establish an easily performed standard for the determination of mobile soil water close to real conditions during the infiltration and redistribution of water in a soil. It consisted of applying a water volume with a tracer ion on top of an undisturbed ring sample on a pressure plate under a known suction or pressure head. Afterwards, soil water mobility was determined by analyzing the tracer-ion concentration in the soil sample. Soil water mobility showed to be a function of the applied water volume. No relation between soil water mobility and applied pressure head could be established with data from the present experiment. A simple one- or two-parameter equation can be fitted to the experimental data to parameterize soil water mobility as a function of applied solute volume. Sandy soils showed higher mobility than loamy soils at low values of applied solute volumes, and both sandy and loamy soils showed an almost complete mobility at high applied solute volumes.

Simulation of the micro-physics of rocks using LSMearth

The particle-based Lattice Solid Model (LSM) was developed to provide a basis to study the physics of rocks and the nonlinear dynamics of earthquakes (MORA and PLACE, 1994; PLACE and MORA, 1999). A new modular and flexible LSM approach has been developed that allows different microphysics to be easily included in or removed from the model. The approach provides a virtual laboratory where numerical experiments can easily be set up and all measurable quantities visualised. The proposed approach provides a means to simulate complex phenomena such as fracturing or localisation processes, and enables the effect of different micro-physics on macroscopic behaviour to be studied. The initial 2-D model is extended to allow three-dimensional simulations to be performed and particles of different sizes to be specified. Numerical bi-axial compression experiments under different confining pressure are used to calibrate the model. By tuning the different microscopic parameters (such as coefficient of friction, microscopic strength and distribution of grain sizes), the macroscopic strength of the material and can be adjusted to be in agreement with laboratory experiments, and the orientation of fractures is consistent with the theoretical value predicted based on Mohr-Coulomb diagram. Simulations indicate that 3-D numerical models have different macroscopic properties than in 2-D and, hence, the model must be recalibrated for 3-D simulations. These numerical experiments illustrate that the new approach is capable of simulating typical rock fracture behaviour. The new model provides a basis to investigate nucleation, rupture and slip pulse propagation in complex fault zones without the previous model limitations of a regular low-level surface geometry and being restricted to two-dimensions.

Acesso a laboratórios remotos via ambientes imersivos acesso remoto a um multímetro

Recentemente, tem-se assistido à utilização de ambientes imersivos 3D em vários domínios tais como: actividades empresariais, educativas, lúdicas, entre outras devido à expansão do Second Life. A finalidade deste conceito é oferecer aos utilizadores um acesso alternativo a valências existentes no mundo real, a partir de um computador ligado à Internet. Uma aplicação prática pode ser a sua utilização em laboratórios remotos, com a finalidade de controlar remotamente instrumentos de medição, a partir de um ambiente imersivo. Para isso, o mesmo deve permitir a construção de um laboratório virtual e respectivos instrumentos, também virtuais. Este tipo de solução é viável, devido a existirem dispositivos com interfaces de acesso remoto, e ambientes 3D desenvolvidos em linguagens de programação que possuem bibliotecas de código para protocolos de redes de computadores. A finalidade deste trabalho é desenvolver uma metodologia de acesso remoto, a instrumentos de medição em laboratórios de electricidade e electrónica, usando ambientes imersivos 3D. Como caso de estudo, o instrumento utilizado é um multímetro, controlado remotamente a partir de uma reprodução num mundo virtual, construído no ambiente 3D Open Wonderland. Nessa reprodução virtual, numa primeira fase, só serão disponibilizadas para medição, um conjunto limitado das variáveis eléctricas passíveis de medir através do multímetro seleccionado.

Consolidació de la Plataforma COMalaWEB com a eina Web d'autoaprenentatge per a l'EEES

La plataforma d’e-learning: COMalaWEB és una eina multimedia de suport a l’estudi, l’experimentació i l’adquisició de tècniques d’autoaprenentatge. COMalaWEB s’ofereix com a punt de trobada entre estudiants, professors i altres professionals relacionats amb el mon de les telecomunicacions i/o de la docència universitària. Mitjançant el present projecte s’ha dut a terme la consolidació de la plataforma COMalaWEB com a eina WWW d'autoaprenentatge per a l'EEES (Estudis de Bachelor i de Màster): Dins de la plataforma s’hi ha integrat un Laboratori Virtual per a comunicacions analògiques i digitals (LaViCAD) que ofereix activitats experimentals amb un gran ventall de possibilitats que van des de les demostracions teòriques fins a l’emulació de sistemes de comunicacions quotidians com per exemple la televisió digital o el sistema Wifi dels sistemes WLAN. L’altre gran component de la plataforma es la base de dades de continguts empaquetada en unitats bàsiques anomenades objectes de coneixement, organitzada en cursos, integren tant continguts teòrics com un conjunt d’exercicis proposats per a aprofundir cadascun dels temes tractats. Amb l’actual projecte s’ha treballat en les següents línies d’actuació: - Integració dels simuladors del laboratori LAVICAD a la plataforma d’autoaprenentatge. - Creació de base de dades de recursos docents basats en paquets SCORM per a oferir materials docents de tipus teòric i col·leccions d’exercicis resolts en el marc de les diferents assignatures participants en el projecte. - Creació de base de dades de tipus qüestionari per a oferir exercicis a treballar en el marc de les diferents assignatures participants en el projecte. - Inserció de metodologies docents basades en els anteriors recursos en diferents assignatures d’estudis d’enginyeria i de màster.

Desenvolupament de problemes virtuals i interactius per a l’aprenentatge de la Microbiologia

La finalitat del projecte ha estat desenvolupar un espai virtual teòric-pràctic per a l’aprenentatge de la Microbiologia. Aquest espai virtual, basat en l'aprenentatge a través de problemes, s’ha anomenat “Microbiologia Interactiva” i proposa a l’alumne les següents àrees temàtiques: Introducció a les tècniques de la Microbiologia; Estructura i funció de la cèl.lula microbiana; Creixement i control microbià; Microbiologia molecular; Fisiologia i metabolisme microbians; Virologia; Ecologia Microbiana; Diversitat microbiana. Per a cada temàtica s’han definit unes competències a assolir a través de la resolució de problemes teòrics o pràctics. En aquest darrer cas, se li proposa a l’alumne que entri en el laboratori virtual per a la resolució dels casos pràctics plantejats. A més, per a la resolució dels problemes, l’alumne disposa d’un seguit de recursos per a cada temàtica. Finalment, també s’inclouen activitats de relació i d’ampliació per tal d’estimular la discussió, l’esperit crìtic, el treball en grup i la recerca bibliogràfica. A més, per tal de facilitar el seu ús, el web disposa també d'un tutorial. El web “Microbiologia Interactiva” es va introduir de forma pilat en l’ensenyament de l'assignatura de Microbiologia de la Llicenciatura de Biologia i de la de Microbiologia I de la llicenciatura de Biotecnologia de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) durant el curs 2007-08. Al llarg d'aquest curs es va valorar la seva utilitat i acceptació per part dels alumnes mitjançant enquestes. Els bons resultats obtinguts van aconsellar que aquesta eina fora ja utilitzada en totes les assignatures generals de Microbiologia de les llicenciatures de Biologia, Biotecnologia, Bioquímica, Química, Enginyeria Química, Ciències Ambientals i Ciència i Tecnologia dels Aliments de la UAB. Actualment el web s’està també utilitzant amb molt bons resultats a les assignatures de Microbiologia dels nous graus que ofereix la Facultat de Biociències de la UAB. Així doncs, en aquest projecte s’han assolit amb escreix els objectius previstos. Es pot consultar el web desenvolupat a l’adreça http://microbiologia.uab.cat//Microbiologia_Interactiva_Web/.

Yritysten välisen testaus- ja laboratoriotoiminnan kehittäminen Päijät-Hämeessä

Yritykset tekevät nykyään yhä enemmän yhteistyötä keskenään eli verkostoituvat. Verkostoitumisella haetaan kykyä vastata nopeasti muuttuvan toimintaympäristön haasteisiin. Tässä diplomityössä tutkitaan testaus- ja laboratoriopalveluiden saatavuuden kehittämistä verkostoitumisen keinoin.Alueellisia testaus- ja laboratoriopalveluiden saatavuutta parannetaan valjastamalla käyttöön yritysten yksityisessä käytössä olevat tuotekehityslaboratoriot ja niiden vapaa kapasiteetti. Verkoston ytimen muodostaa teknologiapalvelu, joka hallitsee tietoa yritysten resursseista ja jakaa tätä tietoa. Työssä kartoitettiin alueella olevista yrityksistä heidän tarpeitaan tuotekehityksen aikaiselle testaukselle, tähän sopivia olemassa olevia laitteita ja tiloja ja yritysten mielipiteitä toiminnan organisoimisesta. Lisäksi tutkittiin tuotekehityksen aikana tarvittavaa direktiivitietouden tarvetta yrityksissä. Yritykset suhtautuivat erittäin myönteisesti yhteistyön tekemiseen testaus- ja laboratoriotoiminnassa. Yrityksistä löytyi erilaisia testauslaitteita ja –tiloja, ja näitä on muidenkin yritysten mahdollista käyttää tietyin ehdoin, kunhan se ei häiritse yrityksen omaa tuotekehitystyötä ja vapaata kapasiteettia löytyy.