Simulation of stromatolite growth using diffusion-limited aggregation and a discrete model of biogeochemical exchanges in microbial mat

Resume : Mieux comprendre les stromatolithes et les tapis microbiens est un sujet important en biogéosciences puisque cela aide à l'étude des premières formes de vie sur Terre, a mieux cerner l'écologie des communautés microbiennes et la contribution des microorganismes a la biominéralisation, et même à poser certains fondements dans les recherches en exobiologie. D'autre part, la modélisation est un outil puissant utilisé dans les sciences naturelles pour appréhender différents phénomènes de façon théorique. Les modèles sont généralement construits sur un système d'équations différentielles et les résultats sont obtenus en résolvant ce système. Les logiciels disponibles pour implémenter les modèles incluent les logiciels mathématiques et les logiciels généraux de simulation. L'objectif principal de cette thèse est de développer des modèles et des logiciels pour aider a comprendre, via la simulation, le fonctionnement des stromatolithes et des tapis microbiens. Ces logiciels ont été développés en C++ en ne partant d'aucun pré-requis de façon a privilégier performance et flexibilité maximales. Cette démarche permet de construire des modèles bien plus spécifiques et plus appropriés aux phénomènes a modéliser. Premièrement, nous avons étudié la croissance et la morphologie des stromatolithes. Nous avons construit un modèle tridimensionnel fondé sur l'agrégation par diffusion limitée. Le modèle a été implémenté en deux applications C++: un moteur de simulation capable d'exécuter un batch de simulations et de produire des fichiers de résultats, et un outil de visualisation qui permet d'analyser les résultats en trois dimensions. Après avoir vérifié que ce modèle peut en effet reproduire la croissance et la morphologie de plusieurs types de stromatolithes, nous avons introduit un processus de sédimentation comme facteur externe. Ceci nous a mené a des résultats intéressants, et permis de soutenir l'hypothèse que la morphologie des stromatolithes pourrait être le résultat de facteurs externes autant que de facteurs internes. Ceci est important car la classification des stromatolithes est généralement fondée sur leur morphologie, imposant que la forme d'un stromatolithe est dépendante de facteurs internes uniquement (c'est-à-dire les tapis microbiens). Les résultats avancés dans ce mémoire contredisent donc ces assertions communément admises. Ensuite, nous avons décidé de mener des recherches plus en profondeur sur les aspects fonctionnels des tapis microbiens. Nous avons construit un modèle bidimensionnel de réaction-diffusion fondé sur la simulation discrète. Ce modèle a été implémenté dans une application C++ qui permet de paramétrer et exécuter des simulations. Nous avons ensuite pu comparer les résultats de simulation avec des données du monde réel et vérifier que le modèle peut en effet imiter le comportement de certains tapis microbiens. Ainsi, nous avons pu émettre et vérifier des hypothèses sur le fonctionnement de certains tapis microbiens pour nous aider à mieux en comprendre certains aspects, comme la dynamique des éléments, en particulier le soufre et l'oxygène. En conclusion, ce travail a abouti à l'écriture de logiciels dédiés à la simulation de tapis microbiens d'un point de vue tant morphologique que fonctionnel, suivant deux approches différentes, l'une holistique, l'autre plus analytique. Ces logiciels sont gratuits et diffusés sous licence GPL (General Public License). Abstract : Better understanding of stromatolites and microbial mats is an important topic in biogeosciences as it helps studying the early forms of life on Earth, provides clues re- garding the ecology of microbial ecosystems and their contribution to biomineralization, and gives basis to a new science, exobiology. On the other hand, modelling is a powerful tool used in natural sciences for the theoretical approach of various phenomena. Models are usually built on a system of differential equations and results are obtained by solving that system. Available software to implement models includes mathematical solvers and general simulation software. The main objective of this thesis is to develop models and software able to help to understand the functioning of stromatolites and microbial mats. Software was developed in C++ from scratch for maximum performance and flexibility. This allows to build models much more specific to a phenomenon rather than general software. First, we studied stromatolite growth and morphology. We built a three-dimensional model based on diffusion-limited aggregation. The model was implemented in two C++ applications: a simulator engine, which can run a batch of simulations and produce result files, and a Visualization tool, which allows results to be analysed in three dimensions. After verifying that our model can indeed reproduce the growth and morphology of several types of stromatolites, we introduced a sedimentation process as an external factor. This lead to interesting results, and allowed to emit the hypothesis that stromatolite morphology may be the result of external factors as much as internal factors. This is important as stromatolite classification is usually based on their morphology, imposing that a stromatolite shape is dependant on internal factors only (i.e. the microbial mat). This statement is contradicted by our findings, Second, we decided to investigate deeper the functioning of microbial mats, We built a two-dimensional reaction-diffusion model based on discrete simulation, The model was implemented in a C++ application that allows setting and running simulations. We could then compare simulation results with real world data and verify that our model can indeed mimic the behaviour of some microbial mats. Thus, we have proposed and verified hypotheses regarding microbial mats functioning in order to help to better understand them, e.g. the cycle of some elements such as oxygen or sulfur. ln conclusion, this PhD provides a simulation software, dealing with two different approaches. This software is free and available under a GPL licence.

Vuosaaren sataman palon-, öljyn- ja vaarallisten aineiden torjuntasuunnitelmat

Työn tavoitteena oli laatiavuonna 2008 valmistuvaan Vuosaaren satamaan palon-, öljyn- ja vaarallisten aineiden torjuntasuunnitelmat. Suunnitelmat perustuvat eri lain-säädännön sekä sataman ympäristöluvan vaatimuksiin. Ne otetaan käyttöön jo sata-man rakentamisen yhteydessä. Suunnitelmissa on Vuosaaren satamassa työskentelevälle henkilöstölle toimintaohjei-ta erilaisten onnettomuuksien varalle. Suunnitelmat täyttävät viranomaisten niille asettamat vaatimukset. Liitteillä on tarkentavia piirroksia ja toimintaohjeita, joita voi tarvittaessa hyödyntää työpisteissä tai torjuntakonteissa. Suunnitelmien laadinnassa ovat olleet mukana Helsingin Sataman ao. toiminnasta vastaavat henkilöt sekä eri viranomaiset (ympäristö- ja pelastusviranomaiset). Varsinainen diplomityö on kuvaus ja tiivistelmä eri suunnitelmista ja siitä, miten ne ovat syntyneet.

Optinen merkintunnistus satamaliikenteessä ja junavaunujen tunnistamisessa

Optisella merkintunnistuksella on tärkeä rooli nykypäivän automaatiossa. Optisen merkintunnistuksen eri sovellusalueet vaihtelevat dokumenttien tekstin tunnistamisesta ajoneuvojen tunnistamiseen ja erilaisten tuotanto- ja kokoonpanolinjojen automaatioon ja laadun tarkkailuun. Tässä työssä keskitytään optisen merkintunnistuksen käyttöön satamaliikenteessä. Työ jakaantuu kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa esitellään satamien kannalta kaksi yleisintä ja samalla tärkeintä optisen merkintunnistuksen sovellusaluetta: rekisterikilpien tunnistus ja konttien tunnistus. Työn jälkimmäinen osa käsittelee junavaunujen tunnistamista optisen merkintunnistuksen avulla. Satamissa toimiva vaunukalusto ja niissä esiintyvät tunnisteet esitellään. Vaunujen tunnistamisen toteuttava konenäköjärjestelmä, sen vaativat laitteet sekä kuvankäsittelyn ja kuva-analyysin vaiheet käydään läpi. Kuva-analyysion jaettu työssä neljään päävaiheeseen: esikäsittely, segmentointi, piirreirrotus ja luokittelu. Kustakin vaiheesta esitetään useita eri menetelmiä, joiden käyttökelpoisuutta esitettyyn ongelmaan arvioidaan työn lopussa.

Usability of Virtual Museums and the Diffusion of Cultural Heritage

Les prioritats per als museus canvien. La missió de la nova museologia és convertir els museus en llocs per a gaudir i aprendre, cosa que fa que hagin de dur a terme una gestió financera molt semblant a la d'una empresa social que competeixi en el sector del lleure. Amb el pas del temps, els museus han d'establir i aplicar els criteris necessaris per a la supervivència, aplanant el terreny perquè altres institucions públiques siguin més obertes en els seus esforços per comunicar i difondre el seu patrimoni. Ja podem començar a parlar d'algunes conclusions comunament acceptades sobre el comportament dels visitants, que són necessàries per a planificar exposicions futures que vegin l'aprenentatge com un procés constructiu, les col·leccions com a objectes amb significat i les mateixes exposicions com a mitjans de comunicació que haurien de transformar la manera de pensar de l'espectador i que estan al servei del mateix missatge. Sembla que internet representa un mitjà efectiu per a assolir aquests objectius, ja que és capaç (a) d'adaptar-se als interessos i les característiques intel·lectuals d'un públic divers; (b) de redescobrir els significats dels objectes i adquirir un reconeixement sociocultural del seu valor per mitjà del seu potencial interactiu, i (c) de fer ús d'elements atractius i estimulants perquè tothom en gaudeixi. Per a aquest propòsit, és bàsic fer-nos les preguntes següents: quins criteris ha de seguir un museu virtual per a optimar la difusió del seu patrimoni?; quins elements estimulen els usuaris a quedar-se en una pàgina web i fer visites virtuals que els siguin satisfactòries?; quin paper té la usabilitat de l'aplicació en tot això?

The Role of Information in Contemporary Migration. More Sources but Less Informed

La migració internacional contemporània és integrada en un procés d'interconnexió global definit per les revolucions del transport i de les tecnologies de la informació i la comunicació. Una de les conseqüències d'aquesta interconnexió global és que les persones migrants tenen més capacitat per a processar informació tant abans com després de marxar. Aquests canvis podrien tenir implicacions inesperades per a la migració contemporània pel que fa a la capacitat de les persones migrants per a prendre decisions més informades, la reducció de la incertesa en contextos migratoris, el desdibuixament del concepte de distància o la decisió d'emigrar cap a llocs més llunyans. Aquesta recerca és important, ja que la manca de coneixement sobre aquesta qüestió podria contribuir a fer augmentar la distància entre els objectius de les polítiques de migració i els seus resultats. El paper que tenen els agents de la informació en els contextos migratoris també podria canviar. En aquest escenari, perquè les polítiques de migració siguin més efectives, s'haurà de tenir en compte la major capacitat de la població migrant de processar la informació i les fonts d'informació en què es confia. Aquest article demostra que l'equació més informació equival a més ben informat no es compleix sempre. Fins i tot en l'era de la informació, les fonts no fiables, les expectatives falses, la sobreinformació i els rumors encara són presents en els contextos migratoris. Tanmateix, defensem l'argument que aquests efectes no volguts es podrien reduir complint quatre requisits de la informació fiable: que sigui exhaustiva, que sigui rellevant, que s'hi confiï i que sigui actualitzada.

Yhteiskuntavastuu Suomen metsäteollisuudessa

Tutkimuksessa tarkastellaan yritysten yhteiskuntavastuuta Suomen metsäteollisuudessa. Tutkimuksessa yhteiskuntavastuuta tarkastellaan kolmen suomalaisen metsäteollisuusyrityksen kautta. Valitut metsäteollisuusyritykset ovat Stora Enso, Upm-Kymmene ja Metsäliitto. Aihetta on lähestytty aiheeseen liittyvän kirjallisuuden, yritysten vuosikertomusten sekä Kauppalehden artikkeleiden kautta. Yrityksen vuosikertomukset käsittävät noin kymmenen vuoden ajan jakson ja Kauppalehden artikkeleita on tutkittu kahden vuoden ajalta. Tutkimuksen tavoitteena on kuvailla suomalaisten metsäteollisuusyritysten yhteiskuntavastuuta. Tutkimustulokset osoittavat, että Kauppalehden artikkeleiden ja vuosikertomuksissa kerrottujen asioiden välillä ei ole täysin selkeää yhteyttä. Näyttää siltä, että Kauppalehden artikkelit antavat taustatietoa vuosikertomuksissa tapahtuneille asioille. Kauppalehden artikkeleista käy ilmi, että suomalaiset metsäteollisuusyritykset ovat joutuneet viime vuosina käsittelemään vaikeina pidettyjä yhteiskuntavastuuta koskevia aiheita. Suomessa metsäteollisuusyritysten pitkän aikavälin trendinä on ollut siirtää tuotantoa pois kotimaasta halvan työvoiman sekä energian maihin. Näyttää siis siltä, että yhteiskuntavastuuta pidetään vielä nykyäänkin yrityksissä erillisenä käsitteenä ja pakollisenatoimintona pärjätäkseen kansainvälisessä kilpailussa. Sidosryhmät ovat myös nousseet yhä suurempaan rooliin yritysten yhteiskuntavastuu asioissa. Aineistosta voidaan päätellä, että Kauppalehden artikkeleissa tuotetaan erilaista todellisuutta yhteiskuntavastuusta kuin yritysten vuosikertomuksissa.

Supervised localimage feature detection

This thesis is about detection of local image features. The research topic belongs to the wider area of object detection, which is a machine vision and pattern recognition problem where an object must be detected (located) in an image. State-of-the-art object detection methods often divide the problem into separate interest point detection and local image description steps, but in this thesis a different technique is used, leading to higher quality image features which enable more precise localization. Instead of using interest point detection the landmark positions are marked manually. Therefore, the quality of the image features is not limited by the interest point detection phase and the learning of image features is simplified. The approach combines both interest point detection and local description into one phase for detection. Computational efficiency of the descriptor is therefore important, leaving out many of the commonly used descriptors as unsuitably heavy. Multiresolution Gabor features has been the main descriptor in this thesis and improving their efficiency is a significant part. Actual image features are formed from descriptors by using a classifierwhich can then recognize similar looking patches in new images. The main classifier is based on Gaussian mixture models. Classifiers are used in one-class classifier configuration where there are only positive training samples without explicit background class. The local image feature detection method has been tested with two freely available face detection databases and a proprietary license plate database. The localization performance was very good in these experiments. Other applications applying the same under-lying techniques are also presented, including object categorization and fault detection.

La figura del mediador intercultural a les institucions escolars catalanes: perfil real i ideal segons els propis actors

A Catalunya, en els darrers anys, han anat proliferant una sèrie de «professionals» que realitzen, amb més o menys adequació a la definició teòrica, la funció de mediadors inter-culturals. Primerament, es tractava de gitanos, però darrerament, fruit de l’increment de la presència d’infants d’origen immigrant a les escoles catalanes, s’ha vist créixer el nombre i el protagonisme dels estrangers pel reconeixement que se’ls ha donat des de l’Administració i des de les institucions. Els mediadors han intentat intervenir en qüestions com ara la participació dels pares d’origen minoritari, l’adaptació del currículum a la diversitat cultural, la negociació de conflictes culturals, la desescolarització, l’absentisme i l’abandonament escolar dels alumnes durant el període d’escolarització obligatòria, la traducció lingüística i la interpretació sociocultural, etc. Concretament, la nostra recerca ha consistit en vint-i-set entrevistes en profunditat a mediadors interculturals de tot Catalunya.

Actitud de los docentes respecto al mediador y la necesidad de formación en educación intercultural

En Cataluña, en los últimos años, han ido proliferando una serie de «profesionales» que realizan, con más o menos adecuación a la definición teórica, la función de mediadores interculturales. Primeramente se trataba de gitanos, pero recientemente, fruto del incremento de la presencia de niños de origen inmigrante en las escuelas catalanas, se ha visto crecer el número y el protagonismo de los extranjeros por el reconocimiento que se les ha otorgado desde la administración y las instituciones. Al ser una práctica nueva está aún llena de interrogantes, pero al notar que no se está produciendo paralelamente una reflexión y clarificación de sus fundamentos nos parecía un momento pertinente para examinar su desarrollo, por ello hemos realizado una encuesta al profesorado de enseñanza obligatoria (n=740) que nos han proporcionado su percepción.

Los docentes de Cataluña y el recurso del mediador intercultural

En Cataluña, en los últimos años, han ido proliferando una serie de "profesionales" que realizan, con más o menos adecuación a la definición teórica, la función de mediadores interculturales. Primeramente se trataba de gitanos, pero recientemente, fruto del incremento de la presencia de niños de origen inmigrante en las escuelas catalanas, se ha visto crecer el número y el protagonismo de los extranjeros por el reconocimiento que se les ha otorgado desde la administración y las instituciones. Al ser una práctica nueva está aún llena de interrogantes, pero al notar que no se está produciendo paralelamente una reflexión y clarificación de sus fundamentos nos parece que es un momento pertinente para examinar su desarrollo. Por ello hemos realizado una encuesta al profesorado de enseñanza obligatoria (n=740), que nos han proporcionado su percepción sobre la figura del mediador.

Diversidad cultural e instituciones educativas en Cataluña: el mediador intercultural como nueva figura profesional

En Cataluña en los últimos años, han ido proliferando una serie de "profesionales" que realizan, con más o menos adecuación a la definición teórica de mediador intercultural, dicha función. Primeramente se trataba de gitanos, pero recientemente, fruto del incremento de la presencia del alumndado de origen inmigrante en las escuelas, se ha visto crecer el número y el protagonismo de los mediadores de extranjero, sobre todo por el reconocimiento que se les ha otorgado desde la administración y las instituciones. Concretamente, los mediadores interculturales han intentado intervenir en cuestiones como la participación de los padres de origen inmigrante en los centros escolares, la adaptación del currículum a la diversidad cultural, la negociación de conflictos "culturales" (el uso del pañuelo en las clases, los menús del comedor...), la desescolarización, absentismlo y abandono escolar de los alumnos durante el período de la escoalrización obligatoria, la traducción lingüística y la interpretación sociocultural., etc. Al ser una práctica nueva, está aún llena de interrogantes, pero, como no se estaba produciendo paralelamente una reflexión y clarificación de sus fundamentos, nos parecía un momento pertinente para examinarla. Así pues, pretendemos profundizar en esta figura a partir de un trabajo empírico que ha consistido en 22 entrevistas en profundidad a mediadores de origen inmigrante que trabajan en las instituciones escolares de Cataluña.

Content value chains modelling using a copyright ontology

Existing digital rights management (DRM) systems, initiatives like Creative Commons or research works as some digital rights ontologies provide limited support for content value chains modelling and management. This is becoming a critical issue as content markets start to profit from the possibilities of digital networks and the World Wide Web. The objective is to support the whole copyrighted content value chain across enterprise or business niches boundaries. Our proposal provides a framework that accommodates copyright law and a rich creation model in order to cope with all the creation life cycle stages. The dynamic aspects of value chains are modelled using a hybrid approach that combines ontology-based and rule-based mechanisms. The ontology implementation is based on Web Ontology Language and Description Logic (OWL-DL) reasoners, are directly used for license checking. On the other hand, for more complex aspects of the dynamics of content value chains, rule languages are the choice.

Conflictos culturales y mediación: el ejemplo de Cataluña

En Cataluña, en los últimos años, ha ido proliferando una serie de «profesionales » que realizan, con más o menos adecuación a la definición teórica de mediador intercultural, dicha función. Concretamente, los mediadores interculturales intervienen en cuestiones como la participación de los padres de origen minoritario en los centros escolares; la adaptación del currículum a la diversidad cultural; la negociación de conflictos «culturales» (la carne de cerdo en el comedor escolar, el uso del pañuelo...); la desescolarización; absentismo y abandono escolar de los alumnos durante el período de la escolarización obligatoria; la traducción lingüística y la interpretación sociocultural, etc. La experiencia adquirida1 nos indica de forma clara cuáles son los problemas que se producen con más frecuencia y las vías de solución que han resultado más eficaces.

El espejismo intercultural. La escuela de Cataluña ante la diversidad cultural

Cataluña, como otras sociedades avanzadas, ha realizado pasos notables en los años noventa para avanzar hacia lo que ha definido como educación intercultural, intentando dejar atrás planteamientos más segregacionistas o asimilacionistas. Pero el balance que podemos extraer de diferentes estudios no permite afirmar que se haya abandonado la óptica asimilacionista en sus intervenciones y, además, de nuestra encuesta a docentes de educación obligatoria se puede concluir que la traducción del discurso intercultural a la práctica es más bien pobre, ya que entre otras cosas se cree que es un «problema» que sólo atañe a los que tienen alumnado diverso etnoculturalmente en sus centros. Además cuando se llevan a cabo actuaciones no acaban de responder al modelo intercultural.

A web ontologies framework for digital rights management

In order to improve the management of copyright in the Internet, known as Digital Rights Management, there is the need for a shared language for copyright representation. Current approaches are based on purely syntactic solutions, i.e. a grammar that defines a rights expression language. These languages are difficult to put into practise due to the lack of explicit semantics that facilitate its implementation. Moreover, they are simple from the legal point of view because they are intended just to model the usage licenses granted by content providers to end-users. Thus, they ignore the copyright framework that lies behind and the whole value chain from creators to end-users. Our proposal is to use a semantic approach based on semantic web ontologies. We detail the development of a copyright ontology in order to put this approach into practice. It models the copyright core concepts for creation, rights and the basic kinds of actions that operate on content. Altogether, it allows building a copyright framework for the complete value chain. The set of actions operating on content are our smaller building blocks in order to cope with the complexity of copyright value chains and statements and, at the same time, guarantee a high level of interoperability and evolvability. The resulting copyright modelling framework is flexible and complete enough to model many copyright scenarios, not just those related to the economic exploitation of content. The ontology also includes moral rights, so it is possible to model this kind of situations as it is shown in the included example model for a withdrawal scenario. Finally, the ontology design and the selection of tools result in a straightforward implementation. Description Logic reasoners are used for license checking and retrieval. Rights are modelled as classes of actions, action patterns are modelled also as classes and the same is done for concrete actions. Then, to check if some right or license grants an action is reduced to check for class subsumption, which is a direct functionality of these reasoners.