Collaborative recommender agents based on case-based reasoning and trust

La comunitat científica que treballa en Intel·ligència Artificial (IA) ha dut a terme una gran quantitat de treball en com la IA pot ajudar a les persones a trobar el que volen dins d'Internet. La idea dels sistemes recomanadors ha estat extensament acceptada pels usuaris. La tasca principal d'un sistema recomanador és localitzar ítems, fonts d'informació i persones relacionades amb els interessos i preferències d'una persona o d'un grup de persones. Això comporta la construcció de models d'usuari i l'habilitat d'anticipar i predir les preferències de l'usuari. Aquesta tesi està focalitzada en l'estudi de tècniques d'IA que millorin el rendiment dels sistemes recomanadors. Inicialment, s'ha dut a terme un anàlisis detallat de l'actual estat de l'art en aquest camp. Aquest treball ha estat organitzat en forma de taxonomia on els sistemes recomanadors existents a Internet es classifiquen en 8 dimensions generals. Aquesta taxonomia ens aporta una base de coneixement indispensable pel disseny de la nostra proposta. El raonament basat en casos (CBR) és un paradigma per aprendre i raonar a partir de la experiència adequat per sistemes recomanadors degut als seus fonaments en el raonament humà. Aquesta tesi planteja una nova proposta de CBR aplicat al camp de la recomanació i un mecanisme d'oblit per perfils basats en casos que controla la rellevància i edat de les experiències passades. Els resultats experimentals demostren que aquesta proposta adapta millor els perfils als usuaris i soluciona el problema de la utilitat que pateixen el sistemes basats en CBR. Els sistemes recomanadors milloren espectacularment la qualitat dels resultats quan informació sobre els altres usuaris és utilitzada quan es recomana a un usuari concret. Aquesta tesi proposa l'agentificació dels sistemes recomanadors per tal de treure profit de propietats interessants dels agents com ara la proactivitat, la encapsulació o l'habilitat social. La col·laboració entre agents es realitza a partir del mètode de filtratge basat en la opinió i del mètode col·laboratiu de filtratge a partir de confiança. Els dos mètodes es basen en un model social de confiança que fa que els agents siguin menys vulnerables als altres quan col·laboren. Els resultats experimentals demostren que els agents recomanadors col·laboratius proposats milloren el rendiment del sistema mentre que preserven la privacitat de les dades personals de l'usuari. Finalment, aquesta tesi també proposa un procediment per avaluar sistemes recomanadors que permet la discussió científica dels resultats. Aquesta proposta simula el comportament dels usuaris al llarg del temps basat en perfils d'usuari reals. Esperem que aquesta metodologia d'avaluació contribueixi al progrés d'aquesta àrea de recerca.

Information sources selection methodology for recommender systems based on intrinsic characteristics and trust measure

El treball desenvolupat en aquesta tesi presenta un profund estudi i proveïx solucions innovadores en el camp dels sistemes recomanadors. Els mètodes que usen aquests sistemes per a realitzar les recomanacions, mètodes com el Filtrat Basat en Continguts (FBC), el Filtrat Col·laboratiu (FC) i el Filtrat Basat en Coneixement (FBC), requereixen informació dels usuaris per a predir les preferències per certs productes. Aquesta informació pot ser demogràfica (Gènere, edat, adreça, etc), o avaluacions donades sobre algun producte que van comprar en el passat o informació sobre els seus interessos. Existeixen dues formes d'obtenir aquesta informació: els usuaris ofereixen explícitament aquesta informació o el sistema pot adquirir la informació implícita disponible en les transaccions o historial de recerca dels usuaris. Per exemple, el sistema recomanador de pel·lícules MovieLens (http://movielens.umn.edu/login) demana als usuaris que avaluïn almenys 15 pel·lícules dintre d'una escala de * a * * * * * (horrible, ...., ha de ser vista). El sistema genera recomanacions sobre la base d'aquestes avaluacions. Quan els usuaris no estan registrat en el sistema i aquest no té informació d'ells, alguns sistemes realitzen les recomanacions tenint en compte l'historial de navegació. Amazon.com (http://www.amazon.com) realitza les recomanacions tenint en compte les recerques que un usuari a fet o recomana el producte més venut. No obstant això, aquests sistemes pateixen de certa falta d'informació. Aquest problema és generalment resolt amb l'adquisició d'informació addicional, se li pregunta als usuaris sobre els seus interessos o es cerca aquesta informació en fonts addicionals. La solució proposada en aquesta tesi és buscar aquesta informació en diverses fonts, específicament aquelles que contenen informació implícita sobre les preferències dels usuaris. Aquestes fonts poden ser estructurades com les bases de dades amb informació de compres o poden ser no estructurades com les pàgines web on els usuaris deixen la seva opinió sobre algun producte que van comprar o posseïxen. Nosaltres trobem tres problemes fonamentals per a aconseguir aquest objectiu: 1 . La identificació de fonts amb informació idònia per als sistemes recomanadors. 2 . La definició de criteris que permetin la comparança i selecció de les fonts més idònies. 3 . La recuperació d'informació de fonts no estructurades. En aquest sentit, en la tesi proposada s'ha desenvolupat: 1 . Una metodologia que permet la identificació i selecció de les fonts més idònies. Criteris basats en les característiques de les fonts i una mesura de confiança han estat utilitzats per a resoldre el problema de la identificació i selecció de les fonts. 2 . Un mecanisme per a recuperar la informació no estructurada dels usuaris disponible en la web. Tècniques de Text Mining i ontologies s'han utilitzat per a extreure informació i estructurar-la apropiadament perquè la utilitzin els recomanadors. Les contribucions del treball desenvolupat en aquesta tesi doctoral són: 1. Definició d'un conjunt de característiques per a classificar fonts rellevants per als sistemes recomanadors 2. Desenvolupament d'una mesura de rellevància de les fonts calculada sobre la base de les característiques definides 3. Aplicació d'una mesura de confiança per a obtenir les fonts més fiables. La confiança es definida des de la perspectiva de millora de la recomanació, una font fiable és aquella que permet millorar les recomanacions. 4. Desenvolupament d'un algorisme per a seleccionar, des d'un conjunt de fonts possibles, les més rellevants i fiable utilitzant les mitjanes esmentades en els punts previs. 5. Definició d'una ontologia per a estructurar la informació sobre les preferències dels usuaris que estan disponibles en Internet. 6. Creació d'un procés de mapatge que extreu automàticament informació de les preferències dels usuaris disponibles en la web i posa aquesta informació dintre de l'ontologia. Aquestes contribucions permeten aconseguir dos objectius importants: 1 . Millorament de les recomanacions usant fonts d'informació alternatives que sigui rellevants i fiables. 2 . Obtenir informació implícita dels usuaris disponible en Internet.

New Methods for Triangulation-based Shape Acquisition using Laser Scanners

Tradicionalment, la reproducció del mon real se'ns ha mostrat a traves d'imatges planes. Aquestes imatges se solien materialitzar mitjançant pintures sobre tela o be amb dibuixos. Avui, per sort, encara podem veure pintures fetes a ma, tot i que la majoria d'imatges s'adquireixen mitjançant càmeres, i es mostren directament a una audiència, com en el cinema, la televisió o exposicions de fotografies, o be son processades per un sistema computeritzat per tal d'obtenir un resultat en particular. Aquests processaments s'apliquen en camps com en el control de qualitat industrial o be en la recerca mes puntera en intel·ligència artificial. Aplicant algorismes de processament de nivell mitja es poden obtenir imatges 3D a partir d'imatges 2D, utilitzant tècniques ben conegudes anomenades Shape From X, on X es el mètode per obtenir la tercera dimensió, i varia en funció de la tècnica que s'utilitza a tal nalitat. Tot i que l'evolució cap a la càmera 3D va començar en els 90, cal que les tècniques per obtenir les formes tridimensionals siguin mes i mes acurades. Les aplicacions dels escàners 3D han augmentat considerablement en els darrers anys, especialment en camps com el lleure, diagnosi/cirurgia assistida, robòtica, etc. Una de les tècniques mes utilitzades per obtenir informació 3D d'una escena, es la triangulació, i mes concretament, la utilització d'escàners laser tridimensionals. Des de la seva aparició formal en publicacions científiques al 1971 [SS71], hi ha hagut contribucions per solucionar problemes inherents com ara la disminució d'oclusions, millora de la precisió, velocitat d'adquisició, descripció de la forma, etc. Tots i cadascun dels mètodes per obtenir punts 3D d'una escena te associat un procés de calibració, i aquest procés juga un paper decisiu en el rendiment d'un dispositiu d'adquisició tridimensional. La nalitat d'aquesta tesi es la d'abordar el problema de l'adquisició de forma 3D, des d'un punt de vista total, reportant un estat de l'art sobre escàners laser basats en triangulació, provant el funcionament i rendiment de diferents sistemes, i fent aportacions per millorar la precisió en la detecció del feix laser, especialment en condicions adverses, i solucionant el problema de la calibració a partir de mètodes geomètrics projectius.

Distribution and statistics of African mesoscale convective weather systems based on the ISCCP Meteosat imagery

This paper provides for the first time an objective short-term (8 yr) climatology of African convective weather systems based on satellite imagery. Eight years of infrared International Satellite Cloud Climatology Project-European Space Agency's Meteorological Satellite (ISCCP-Meteosat) satellite imagery has been analyzed using objective feature identification, tracking, and statistical techniques for the July, August, and September periods and the region of Africa and the adjacent Atlantic ocean. This allows various diagnostics to be computed and used to study the distribution of mesoscale and synoptic-scale convective weather systems from mesoscale cloud clusters and squall lines to tropical cyclones. An 8-yr seasonal climatology (1983-90) and the seasonal cycle of this convective activity are presented and discussed. Also discussed is the dependence of organized convection for this region, on the orography, convective, and potential instability and vertical wind shear using European Centre for Medium-Range Weather Forecasts reanalysis data.

Synthesis of poly(aspartimide)-based bio-glycoconjugates

The purpose of this programme was to synthesize and analyze new bioconjugates of interest for the potential inhibition of the influenza virus, using poly(aspartimide) as a polymer support. The macromolecular targets were obtained by attaching various sialic acid-linker-amine compounds to poly(aspartimide). 1H and 13C NMR studies were then performed to analyze the degree of incorporation of the sialic acid-linker-amine compounds within the poly(aspartimide). These studies illustrated that the incorporation was dependent on the nature of the spacer between the sugar and the amine functionality. Thus aliphatic spacers favoured the inclusion of sialic acid onto the polymer support whereas compounds having only an aromatic moiety between the sialic acid and the amine could not be easily incorporated.

A geomatics-based approach for the derivation of the spatial distribution of sediment transport processes in periglacial mountain environments

Within this paper modern techniques such as satellite image analysis and tools provided by geographic information systems (GIS.) are exploited in order to extend and improve existing techniques for mapping the spatial distribution of sediment transport processes. The processes of interest comprise mass movements such as solifluction, slope wash, dirty avalanches and rock- and boulder falls. They differ considerably in nature and therefore different approaches for the derivation of their spatial extent are required. A major challenge is addressing the differences between the comparably coarse resolution of the available satellite data (Landsat TM/ETM+, 30 in x 30 m) and the actual scale of sediment transport in this environment. A three-stepped approach has been developed which is based on the concept of Geomorphic Process Units (GPUs): parameterization, process area delineation and combination. Parameters include land cover from satellite data and digital elevation model derivatives. Process areas are identified using a hierarchical classification scheme utilizing thresholds and definition of topology. The approach has been developed for the Karkevagge in Sweden and could be successfully transferred to the Rabotsbekken catchment at Okstindan, Norway using similar input data. Copyright (C) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.

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.

Metrics for solar wind prediction models: Comparison of empirical, hybrid, and physics-based schemes with 8 years of L1 observations

Space weather effects on technological systems originate with energy carried from the Sun to the terrestrial environment by the solar wind. In this study, we present results of modeling of solar corona-heliosphere processes to predict solar wind conditions at the L1 Lagrangian point upstream of Earth. In particular we calculate performance metrics for (1) empirical, (2) hybrid empirical/physics-based, and (3) full physics-based coupled corona-heliosphere models over an 8-year period (1995–2002). L1 measurements of the radial solar wind speed are the primary basis for validation of the coronal and heliosphere models studied, though other solar wind parameters are also considered. The models are from the Center for Integrated Space-Weather Modeling (CISM) which has developed a coupled model of the whole Sun-to-Earth system, from the solar photosphere to the terrestrial thermosphere. Simple point-by-point analysis techniques, such as mean-square-error and correlation coefficients, indicate that the empirical coronal-heliosphere model currently gives the best forecast of solar wind speed at 1 AU. A more detailed analysis shows that errors in the physics-based models are predominately the result of small timing offsets to solar wind structures and that the large-scale features of the solar wind are actually well modeled. We suggest that additional “tuning” of the coupling between the coronal and heliosphere models could lead to a significant improvement of their accuracy. Furthermore, we note that the physics-based models accurately capture dynamic effects at solar wind stream interaction regions, such as magnetic field compression, flow deflection, and density buildup, which the empirical scheme cannot.

Crops and cultures in the Pacific: new data and new techniques for the investigation of old questions

Fifty years ago Carl Sauer suggested, controversially and on the basis of theory rather than evidence, that Southeast Asia was the source area for agriculture throughout the Old World, including the Pacific. Since then, the archaeobotanical record (macroscopic and microscopic) from the Pacific islands has increased, leading to suggestions, also still controversial, that Melanesia was a center of origin of agriculture independent of South-east Asia, based on tree fruits and nuts and vegetatively propagated starchy staples. Such crops generally lack morphological markers of domestication, so exploitation, cultivation and domestication cannot easily be distinguished in the archaeological record. Molecular studies involving techniques such as chromosome painting, DNA fingerprinting and DNA sequencing, can potentially complement the archaeological record by suggesting where species which were spread through the Pacific by man originated and by what routes they attained their present distributions. A combination of archaeobotanical and molecular studies should therefore eventually enable the rival claims of Melanesia versus South-east Asia as independent centers of invention of agriculture to be assessed.

Pyrrole-based metallo-macrocycles and cryptands

The synthesis of dithiocarbamate ligands based on a pyrrole framework is reported. These ligands self-assemble with zinc(II), nickel(II) and copper(II) to afford neutral, dinuclear metallomacrocycles and trinuclear metallocryptands. The assembled metallo compounds have been characterised by a range of techniques, including H-1 NMR, UV-vis spectroscopy, elemental analysis, mass spectrometry and X-ray crystallography. Some preliminary anion binding studies have also been conducted, using electronic spectroscopy and electrochemistry. The nickel macrocycles showed some affinity for acetate, whereas the copper cryptand showed affinity for benzoate anions. The copper cryptand also exhibited a significant electrochemical response to a range of anions.

Efficient FPGA-based regular expression pattern matching

An approach to the automatic generation of efficient Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) circuits for the Regular Expression-based (RegEx) Pattern Matching problems is presented. Using a novel design strategy, as proposed, circuits that are highly area-and-time-efficient can be automatically generated for arbitrary sets of regular expressions. This makes the technique suitable for applications that must handle very large sets of patterns at high speed, such as in the network security and intrusion detection application domains. We have combined several existing techniques to optimise our solution for such domains and proposed the way the whole process of dynamic generation of FPGAs for RegEX pattern matching could be automated efficiently.

An EPN-based method for web service composition

Web service composition can be facilitated by an automatic process which consists of rules, conditions and actions. This research has adapted ElementaryPetri Net (EPN) to analyze and model the web services and their composition. This paper describes a set of techniques for representing transition rules, algorithm and workflow that web service composition can be automatically carried out.

A camera based digit location and recognition system for garment tracking

Garment information tracking is required for clean room garment management. In this paper, we present a camera-based robust system with implementation of Optical Character Reconition (OCR) techniques to fulfill garment label recognition. In the system, a camera is used for image capturing; an adaptive thresholding algorithm is employed to generate binary images; Connected Component Labelling (CCL) is then adopted for object detection in the binary image as a part of finding the ROI (Region of Interest); Artificial Neural Networks (ANNs) with the BP (Back Propagation) learning algorithm are used for digit recognition; and finally the system is verified by a system database. The system has been tested. The results show that it is capable of coping with variance of lighting, digit twisting, background complexity, and font orientations. The system performance with association to the digit recognition rate has met the design requirement. It has achieved real-time and error-free garment information tracking during the testing.

A bagging-based correction for the mixture model estimator of population size

Estimation of a population size by means of capture-recapture techniques is an important problem occurring in many areas of life and social sciences. We consider the frequencies of frequencies situation, where a count variable is used to summarize how often a unit has been identified in the target population of interest. The distribution of this count variable is zero-truncated since zero identifications do not occur in the sample. As an application we consider the surveillance of scrapie in Great Britain. In this case study holdings with scrapie that are not identified (zero counts) do not enter the surveillance database. The count variable of interest is the number of scrapie cases per holding. For count distributions a common model is the Poisson distribution and, to adjust for potential heterogeneity, a discrete mixture of Poisson distributions is used. Mixtures of Poissons usually provide an excellent fit as will be demonstrated in the application of interest. However, as it has been recently demonstrated, mixtures also suffer under the so-called boundary problem, resulting in overestimation of population size. It is suggested here to select the mixture model on the basis of the Bayesian Information Criterion. This strategy is further refined by employing a bagging procedure leading to a series of estimates of population size. Using the median of this series, highly influential size estimates are avoided. In limited simulation studies it is shown that the procedure leads to estimates with remarkable small bias.