Generic unified modelling process for developing semantically rich, dynamic and temporal models

Models play a vital role in supporting a range of activities in numerous domains. We rely on models to support the design, visualisation, analysis and representation of parts of the world around us, and as such significant research effort has been invested into numerous areas of modelling; including support for model semantics, dynamic states and behaviour, temporal data storage and visualisation. Whilst these efforts have increased our capabilities and allowed us to create increasingly powerful software-based models, the process of developing models, supporting tools and /or data structures remains difficult, expensive and error-prone. In this paper we define from literature the key factors in assessing a model’s quality and usefulness: semantic richness, support for dynamic states and object behaviour, temporal data storage and visualisation. We also identify a number of shortcomings in both existing modelling standards and model development processes and propose a unified generic process to guide users through the development of semantically rich, dynamic and temporal models.

Modeling building semantics: providing feedback and sustainability

Even minor changes in user activity can bring about significant energy savings within built space. Many building performance assessment methods have been developed, however these often disregard the impact of user behavior (i.e. the social, cultural and organizational aspects of the building). Building users currently have limited means of determining how sustainable they are, in context of the specific building structure and/or when compared to other users performing similar activities, it is therefore easy for users to dismiss their energy use. To support sustainability, buildings must be able to monitor energy use, identify areas of potential change in the context of user activity and provide contextually relevant information to facilitate persuasion management. If the building is able to provide users with detailed information about how specific user activity that is wasteful, this should provide considerable motivation to implement positive change. This paper proposes using a dynamic and temporal semantic model, to populate information within a model of persuasion, to manage user change. By semantically mapping a building, and linking this to persuasion management we suggest that: i) building energy use can be monitored and analyzed over time; ii) persuasive management can be facilitated to move user activity towards sustainability.

Detection and identification of species-specific bacteria associated with synanthropic mites

Internal bacterial communities of synanthropic mites Acarus siro, Dermatophagoides farinae, Lepidoglyphus destructor, and Tyrophagus putrescentiae (Acari: Astigmata) were analyzed by culturing and culture-independent approaches from specimens obtained from laboratory colonies. Homogenates of surface-sterilized mites were used for cultivation on non-selective agar and DNA extraction. Isolated bacteria were identified by sequencing of the 16S rRNA gene. PCR amplified 16S rRNA genes were analyzed by terminal restriction fragment length polymorphism analysis (T-RFLP) and cloning sequencing. Fluorescence in situ hybridization using universal bacterial probes was used for direct bacterial localization. T-RFLP analysis of 16S rRNA gene revealed distinct species-specific bacterial communities. The results were further confirmed by cloning and sequencing (284 clones). L. destructor and D. farinae showed more diverse communities then A. siro and T. putrescentiae. In the cultivated part of the community, the mean CFUs from four mite species ranged from 5.2 × 102 to 1.4 × 103 per mite. D. farinae had significantly higher CFUs than the other species. Bacteria were located in the digestive and reproductive tract, parenchymatical tissue, and in bacteriocytes. Among the clones, Bartonella-like bacteria occurring in A. siro and T. putresecentiae represented a distinct group related to Bartonellaceae and to Bartonella-like symbionts of ants. The clones of high similarity to Xenorhabdus cabanillasii were found in L. destructor and D. farinae, and one clone related to Photorhabdus temperata in A. siro. Members of Sphingobacteriales cloned from D. farinae and A. siro clustered with the sequences of “Candidatus Cardinium hertigii” and as a separate novel cluster.

Development of a semantic graph-based scene description

Software representations of scenes, i.e. the modelling of objects in space, are used in many application domains. Current modelling and scene description standards focus on visualisation dimensions, and are intrinsically limited by their dependence upon their semantic interpretation and contextual application by humans. In this paper we propose the need for an open, extensible and semantically rich modelling language, which facilitates a machine-readable semantic structure. We critically review existing standards and techniques, and highlight a need for a semantically focussed scene description language. Based on this defined need we propose a preliminary solution, based on hypergraph theory, and reflect on application domains.

Cardinium endosymbionts are widespread in synanthropic mite species(Acari: Astigmata)

‘Candidatus Cardinium’ is an intracellular endosymbiont or parasite frequently occurring in invertebrates including mites and ticks. In this work we report Cardinium bacteria in Astigmata mites and explore their incidence in synanthropic species. Amplification of a 776 bp bacterial 16S rRNA gene fragment, using specific primers, enabled identification of closely related Cardinium sequences in 13 laboratory-reared populations of mites. In addition, Cardinium sequences were identified in three wild mite populations. Large scale screening of these populations showed 100% prevalence of Cardinium, representing the highest incidence compared to other major Chelicerate groups.

Changing building user attitude and organisational policy towards sustainable resource use in healthcare

Health care provision is significantly impacted by the ability of the health providers to engineer a viable healthcare space to support care stakeholders needs. In this paper we discuss and propose use of organisational semiotics as a set of methods to link stakeholders to systems, which allows us to capture clinician activity, information transfer, and building use; which in tern allows us to define the value of specific systems in the care environment to specific stakeholders and the dependence between systems in a care space. We suggest use of a semantically enhanced building information model (BIM) to support the linking of clinician activity to the physical resource objects and space; and facilitate the capture of quantifiable data, over time, concerning resource use by key stakeholders. Finally we argue for the inclusion of appropriate stakeholder feedback and persuasive mechanism, to incentivise building user behaviour to support organisational level sustainability policy.

Considering the Feasibility of Semantic Model Design in the Built-Environment

Building Information Modeling (BIM) is the process of structuring, capturing, creating, and managing a digital representation of physical and/or functional characteristics of a built space [1]. Current BIM has limited ability to represent dynamic semantics, social information, often failing to consider building activity, behavior and context; thus limiting integration with intelligent, built-environment management systems. Research, such as the development of Semantic Exchange Modules, and/or the linking of IFC with semantic web structures, demonstrates the need for building models to better support complex semantic functionality. To implement model semantics effectively, however, it is critical that model designers consider semantic information constructs. This paper discusses semantic models with relation to determining the most suitable information structure. We demonstrate how semantic rigidity can lead to significant long-term problems that can contribute to model failure. A sufficiently detailed feasibility study is advised to maximize the value from the semantic model. In addition we propose a set of questions, to be used during a model’s feasibility study, and guidelines to help assess the most suitable method for managing semantics in a built environment.

HQET at order 1/m: II. Spectroscopy in the quenched approximation

Using Heavy Quark Effective Theory with non-perturbatively determined parameters in a quenched lattice calculation, we evaluate the splittings between the ground state and the first two radially excited states of the B(s) system at static order. We also determine the splitting between first excited and ground state, and between the B(s)* and B(s) ground states to order 1/m(b). The Generalized Eigenvalue Problem and the use of all-to-all propagators are important ingredients of our approach.

Novos modelos para cálculo de energia livre de solvatação em simulações de dinâmica molecular

Combinando métodos computacionais da eletrostática e dinâmica molecular, este trabalho teve como objetivo descrever processos de solvatação em sistemas quimicamente importantes. Foram obtidas propriedades termodinâmicas necessárias para o entendimento do processo de solvatação. Estão descritos e testados modelos para descrever a interação soluto-solvente, possibilitando, assim, aprimorar a descrição físico-química dos processos de solvatação. Utilizaram-se programas desenvolvidos em nosso grupo e programas comerciais que permitem os cálculos de dinâmica molecular e química quântica. Uma nova abordagem para o cálculo de energia livre de solvatação foi desenvolvida proporcionando a obtenção acurada e eficiente dessa propriedade, dentro do enfoque da dinâmica molecular. Nessa nova abordagem, novas metodologias para a geração de cavidades moleculares foram propostas e avaliadas. As energias livres de solvatação obtidas estão em boa concordância com os valores experimentais.

Simulação computacional por dinâmica molecular de propriedades de equilíbrio e espectroscópicas de misturas líquidas CS2/C6H6

Propriedades de equilíbrio e espectroscópicas são determinadas para a mistura líquida CS2/C6H6 na temperatura de 298K e nas frações molares de benzeno iguais a 0,25, 0,50 e 0,75, usando simulação computacional por Dinâmica Molecular. As interações intermoleculares são descritas em relaçãao a todos os átomos por um potencial Lennard-Jones (12/6), com as interações eletrostáticas representadas por quadrupolos pontuais, localizados nos centros de massa das mol´eculas. Um segundo potencial também é considerado, onde a distribuição de cargas na molécula é usada para descrever as interações eletrostáticas. Dados termodinâmicos e propriedades estruturais, descritas através de funções de distribuição radial e de correlação angular, são calculados. Os resultados obtidos com os dois potenciais mostram boa concordância com os dados experimentais. A análise das frações molares locais e das energias internas indica que a mistura líquida CS2/C6H6 apresenta comportamento aproximadamente ideal. As funções de distribuição radial e de correlação angular evidenciam uma configuração preferencialmente paralela entre as moléculas de CS2 e C6H6 a distâncias menores em relação a distância do máximo da função de distribução , correspondente a primeira camada de coordenação . Nesta região, a configuração perpendicularé fracamente favorecida em relação as demais orientações. Funções de correlação temporal da polarizabilidade coletiva e da polarizabilidade molecular, correspondentes aos espalhamentos Rayleigh e Raman, respectivamente, são calculadas a partir do modelo de interação dipolo induzido por dipolo de 1a ordem. As funções de correlação são divididas nas contribuições orientacional, induzida por colisão e cruzada, e nas contribuições dos componentes. Propriedades de equilíbrio como anisotropia efetiva e intensidades integradas são determinadas para as misturas e líquidos puros. Os resultados indicam que a correlação orientacional entre as moléculas de CS2 é a maior responsável pelos espectros Rayleigh e espectros Raman deste componente. A maior participação do benzeno ocorre no espalhamento Raman com uma maior correlação na contribuição induzida por colisão. A separação na escala temporal entre a dinâmica reorientacional e induzida por colisão determinada na simulação é menor em relação ao experimento. Tempos de correlação da contribuição induzida por colisão são maiores nas misturas em relação aos líquidos puros no espalhamento Rayleigh, conforme o experimento, e estão relacionados a contribuições significativas das funções de correlação entre os componentes CS2 e benzeno a tempo longo. Funções de correlação temporal do momento dipolar coletivo são determinadas a partir do modelo dipolo induzido por quadrupolo e analisadas em termos de contribuições isotrópicas, anisotrópicas e cruzadas, como também de contribuições dos componentes. A relação entre estes termos é concordante com os parâmetros moleculares de anisotropia e quadrupolo dos componentes. Os resultados da simulação indicam absorbância de excesso para as misturas em uma ordem semelhante a do experimento. O tempo de correlação maior na mistura de fração molar de benzeno igual a 0,25, também encontrado no experimento, está relacionado a elevada contribuição a tempo longo da função de correlação entre dipolos induzidos em moléculas de CS2 por moléculas de C6H6. Os espectros calculados na simulação e os espectros experimentais do espalhamento de luz despolarizado Rayleigh apresentam boa concordância, validando os modelos de potenciais de interação e de indução usados. No entanto, diferenças são encontradas no infravermelho longínquo. Modi cações no modelo simplificado de indução são propostas.

Estudo computacional de líquidos iônicos do tipo dialquilimidazólio

Neste trabalho foram desenvolvidos parâmetros de campo de força dos ânions tetrafenilborato (BPh4 -) e hexafluorfosfato (PF6 -) dentro da metodologia AMBER para a simulação computacional por dinâmica molecular de Líquidos Iônicos formados por estes ânions e cátions do tipo dialquilimidazólio, o 1-n-butil-3-metilimidazólio (BMI+), o 1-etil-3-metilimidazólio (EMI+) e o 1,3-dimetilimidazólio (MMI+). A validação destes parâmetros foi realizada por comparação entre as freqüências dos modos normais obtido por cálculo ab initio com aquelas obtidas por mecânica molecular, juntamente com uma comparação entre as estruturas moleculares e momentos multipolares obtidos pelas duas metodologias. Seguiu-se então a validação por comparação dos resultados dos cálculos de dinâmica molecular com dados experimentais, como densidades, entalpias de vaporização, condutividade elétrica, estrutura radial e espacial e também dados de difração de nêutrons. Foi atingida uma concordância bastante grande entre dados experimentais e cálculo teórico principalmente no que diz respeito à estrutura dos Líquidos Iônicos e foi possível racionalizar em termos de tamanho do grupo alquila do cátion (n-butil, metil ou etil) e do tamanho do ânion tanto propriedades estruturais deste líquidos quanto características dinâmicas dos mesmos.