A Feedback Learning and Mental Models Perspective on Strategic Decision Making

This study aims to be a contribution to a theoretical model that explains the effectiveness of the learning and decision-making processes by means of a feedback and mental models perspective. With appropriate mental models, managers should be able to improve their capacity to deal with dynamically complex contexts, in order to achieve long-term success. We present a set of hypotheses about the influence of feedback information and systems thinking facilitation on mental models and management performance. We explore, under controlled conditions, the role of mental models in terms of structure and behaviour. A test based on a simulation experiment with a system dynamics model was performed. Three out of the four hypotheses were confirmed. Causal diagramming positively influences mental model structure similarity, mental model structure similarity positively influences mental model behaviour similarity, and mental model behaviour similarity positively influences the quality of the decision.

Systems thinking: learning or driving?

The ability to foresee how behaviour of a system arises from the interaction of its components over time - i.e. its dynamic complexity – is seen an important ability to take effective decisions in our turbulent world. Dynamic complexity emerges frequently from interrelated simple structures, such as stocks and flows, feedbacks and delays (Forrester, 1961). Common sense assumes an intuitive understanding of their dynamic behaviour. However, recent researches have pointed to a persistent and systematic error in people understanding of those building blocks of complex systems. This paper describes an empirical study concerning the native ability to understand systems thinking concepts. Two different groups - one, academic, the other, professional – submitted to four tasks, proposed by Sweeney and Sterman (2000) and Sterman (2002). The results confirm a poor intuitive understanding of the basic systems concepts, even when subjects have background in mathematics and sciences.

A Feedback Learning and Mental Models Perspective on Strategic Decision Making

This study aims to be a contribution to a theoretical model that explains the effectiveness of the learning and decision-making processes by means of a feedback and mental models perspective. With appropriate mental models, managers should be able to improve their capacity to deal with dynamically complex contexts, in order to achieve long-term success. We present a set of hypotheses about the influence of feedback information and systems thinking facilitation on mental models and management performance. We explore, under controlled conditions, the role of mental models in terms of structure and behaviour. A test based on a simulation experiment with a system dynamics model was performed. Three out of the four hypotheses were confirmed. Causal diagramming positively influences mental model structure similarity, mental model structure similarity positively influences mental model behaviour similarity, and mental model behaviour similarity positively influences the quality of the decision

Mortality problems in Brazil and in Germany: past-present-future. Learning from each other?

This article was written by a Swiss-German historical demographer after having visited different Brazilian Universities in 1984 as a guest-professor. It aims at promoting a real dialog between developed and developing countries, commencing the discussion with the question: Can we learn from each other? An affirmative answer is given, but not in the superficial manner in which the discussion partners simply want to give each other some "good advice" or in which the one declares his country's own development to be the solely valid standard. Three points are emphasized: 1. Using infant mortality in S. Paulo from 1908 to 1983 as an example, it is shown that Brazil has at its disposal excellent, highly varied research literature that is unjustifiably unknown to us (in Europe) for the most part. Brazil by no means needs our tutoring lessons as regards the causal relationships; rather, we could learn two things from Brazil about this. For one, it becomes clear that our almost exclusively medical-biological view is inappropriate for passing a judgment on the present-day problems in Brazil and that any conclusions so derived are thus only transferable to a limited extent. For another, we need to reinterpret the history of infant mortality in our own countries up to the past few decades in a much more encompassing "Brazilian" sense. 2. A fruitful dialog can only take place if both partners frankly present their problems. For this reason, the article refers with much emprasis to our present problems in dealing with death and dying - problems arising near the end of the demographic and epidemiologic transitions: the superanuation of the population, chronic-incurable illnesses as the main causes of death, the manifold dependencies of more and more elderly and really old people at the end of a long life. Brazil seems to be catching up to us in this and will be confronted with these problems sooner or later. A far-sighted discussion already at this time seems thus to be useful. 3. The article, however, does not want to conclude with the rather depressing state of affairs of problems alternatingly superseding each other. Despite the caution which definitely has a place when prognoses are being made on the basis of extrapolations from historical findings, the foreseeable development especially of the epidemiologic transition in the direction of a rectangular survival curve does nevertheless provide good reason for being rather optimistic towards the future: first in regards to the development in our own countries, but then - assuming that the present similar tendencies of development are stuck to - also in regard to Brazil.

A bot spooler architecture to integrate virtual worlds with e-learning management systems for corporate training

Joining efforts of academic and corporate teams, we developed an integration architecture - MULTIS - that enables corporate e-learning managers to use a Learning Management System (LMS) for management of educational activities in virtual worlds. This architecture was then implemented for the Formare LMS. In this paper we present this architecture and concretizations of its implementation for the Second Life Grid/OpenSimulator virtual world platforms. Current systems are focused on activities managed by individual trainers, rather than groups of trainers and large numbers of trainees: they focus on providing the LMS with information about educational activities taking place in a virtual world and/or being able to access within the virtual world some of the information stored in the LMS, and disregard the streamlining of activity setup and data collection in multi-trainer contexts, among other administrative issues. This architecture aims to overcome the limitations of existing systems for organizational management of corporate e-learning activities.

Learning and Knowledge in the Context of Absorptive Capacity

Develop a new model of Absorptive Capacity taking into account two variables namely Learning and knowledge to explain how companies transform information into knowledge

Learning dependent sources using mixtures of Dirichlet: applications on hyperspectral unmixing

This paper is an elaboration of the DECA algorithm [1] to blindly unmix hyperspectral data. The underlying mixing model is linear, meaning that each pixel is a linear mixture of the endmembers signatures weighted by the correspondent abundance fractions. The proposed method, as DECA, is tailored to highly mixed mixtures in which the geometric based approaches fail to identify the simplex of minimum volume enclosing the observed spectral vectors. We resort then to a statitistical framework, where the abundance fractions are modeled as mixtures of Dirichlet densities, thus enforcing the constraints on abundance fractions imposed by the acquisition process, namely non-negativity and constant sum. With respect to DECA, we introduce two improvements: 1) the number of Dirichlet modes are inferred based on the minimum description length (MDL) principle; 2) The generalized expectation maximization (GEM) algorithm we adopt to infer the model parameters is improved by using alternating minimization and augmented Lagrangian methods to compute the mixing matrix. The effectiveness of the proposed algorithm is illustrated with simulated and read data.

Statistical motion learning for improved transform domain Wyner-Ziv video coding

Wyner - Ziv (WZ) video coding is a particular case of distributed video coding (DVC), the recent video coding paradigm based on the Slepian - Wolf and Wyner - Ziv theorems which exploits the source temporal correlation at the decoder and not at the encoder as in predictive video coding. Although some progress has been made in the last years, WZ video coding is still far from the compression performance of predictive video coding, especially for high and complex motion contents. The WZ video codec adopted in this study is based on a transform domain WZ video coding architecture with feedback channel-driven rate control, whose modules have been improved with some recent coding tools. This study proposes a novel motion learning approach to successively improve the rate-distortion (RD) performance of the WZ video codec as the decoding proceeds, making use of the already decoded transform bands to improve the decoding process for the remaining transform bands. The results obtained reveal gains up to 2.3 dB in the RD curves against the performance for the same codec without the proposed motion learning approach for high motion sequences and long group of pictures (GOP) sizes.

Application of neural networks for pavement evaluation

As vias de comunicação são indispensáveis para o desenvolvimento de uma nação, económica e socialmente. Num mundo globalizado, onde tudo deve chegar ao seu destino no menor espaço de tempo, as vias de comunicação assumem um papel vital. Assim, torna-se essencial construir e manter uma rede de transportes eficiente. Apesar de não ser o método mais eficiente, o transporte rodoviário é muitas vezes o mais económico e possibilita o transporte porta-a-porta, sendo em muitos casos o único meio de transporte possível. Por estas razões, o modo rodoviário tem uma quota significativa no mercado dos transportes, seja de passageiros ou mercadorias, tornando-o extremamente importante na rede de transportes de um país. Os países europeus fizeram um grande investimento na criação de extensas redes de estradas, cobrindo quase todo o seu território. Neste momento, começa-se a atingir o ponto onde a principal preocu+ação das entidades gestoras de estradas deixa de ser a construção de novas vias, passando a focar-se na necessidade de manutenção e conservação das vias existentes. Os pavimentos rodoviários, como todas as outras construções, requerem manutenção de forma a garantir bons níveis de serviço com qualidade, conforto e segurança. Devido aos custos inerentes às operações de manutenção de pavimentos, estas devem rigorosamente e com base em critérios científicos bem definidos. Assim, pretende-se evitar intervenções desnecessárias, mas também impedir que os danos se tornem irreparáveis e economicamente prejudiciais, com repercussões na segurança dos utilizadores. Para se estimar a vida útil de um pavimento é essencial realizar primeiro a caracterização estrutural do mesmo. Para isso, torna-se necessário conhecer o tipo de estrutura de um pavimento, nomeadamente a espessura e o módulo de elasticidade constituintes. A utilização de métodos de ensaio não destrutivos é cada vez mais reconhecida como uma forma eficaz para obter informações sobre o comportamento estrutural de pavimentos. Para efectuar estes ensaios, existem vários equipamentos. No entanto, dois deles, o Deflectómetro de Impacto e o Radar de Prospecção, têm demonstrado ser particularmente eficientes para avaliação da capacidade de carga de um pavimento, sendo estes equipamentos utilizados no âmbito deste estudo. Assim, para realização de ensaios de carga em pavimentos, o equipamento Deflectómetro de Impacto tem sido utilizado com sucesso para medir as deflexões à superfície de um pavimento em pontos pré-determinados quando sujeito a uma carga normalizada de forma a simular o efeito da passagem da roda de um camião. Complementarmente, para a obtenção de informações contínuas sobre a estrutura de um pavimento, o equipamento Radar de Prospecção permite conhecer o número de camadas e as suas espessuras através da utilização de ondas electromagnéticas. Os dados proporcionam, quando usados em conjunto com a realização de sondagens à rotação e poços em alguns locais, permitem uma caracterização mais precisa da condição estrutural de um pavimento e o estabelecimento de modelos de resposta, no caso de pavimentos existentes. Por outro lado, o processamento dos dados obtidos durante os ensaios “in situ” revela-se uma tarefa morosa e complexa. Actualmente, utilizando as espessuras das camadas do pavimento, os módulos de elasticidade das camadas são calculados através da “retro-análise” da bacia de deflexões medida nos ensaios de carga. Este método é iterativo, sendo que um engenheiro experiente testa várias estruturas diferentes de pavimento, até se obter uma estrutura cuja resposta seja o mais próximo possível da obtida durante os ensaios “in Situ”. Esta tarefa revela-se muito dependente da experiência do engenheiro, uma vez que as estruturas de pavimento a serem testadas maioritariamente do seu raciocínio. Outra desvantagem deste método é o facto de apresentar soluções múltiplas, dado que diferentes estruturas podem apresentar modelos de resposta iguais. A solução aceite é, muitas vezes, a que se julga mais provável, baseando-se novamente no raciocínio e experiência do engenheiro. A solução para o problema da enorme quantidade de dados a processar e das múltiplas soluções possíveis poderá ser a utilização de Redes Neuronais Artificiais (RNA) para auxiliar esta tarefa. As redes neuronais são elementos computacionais virtuais, cujo funcionamento é inspirado na forma como os sistemas nervosos biológicos, como o cérebro, processam a informação. Estes elementos são compostos por uma série de camadas, que por sua vez são compostas por neurónios. Durante a transmissão da informação entre neurónios, esta é modificada pela aplicação de um coeficiente, denominado “peso”. As redes neuronais apresentam uma habilidade muito útil, uma vez que são capazes de mapear uma função sem conhecer a sua fórmula matemática. Esta habilidade é utilizada em vários campos científicos como o reconhecimento de padrões, classificação ou compactação de dados. De forma a possibilitar o uso desta característica, a rede deverá ser devidamente “treinada” antes, processo realizado através da introdução de dois conjuntos de dados: os valores de entrada e os valores de saída pretendidos. Através de um processo cíclico de propagação da informação através das ligações entre neurónios, as redes ajustam-se gradualmente, apresentando melhores resultados. Apesar de existirem vários tipos de redes, as que aparentam ser as mais aptas para esta tarefa são as redes de retro-propagação. Estas possuem uma característica importante, nomeadamente o treino denominado “treino supervisionado”. Devido a este método de treino, as redes funcionam dentro da gama de variação dos dados fornecidos para o “treino” e, consequentemente, os resultados calculados também se encontram dentro da mesma gama, impedindo o aparecimento de soluções matemáticas com impossibilidade prática. De forma a tornar esta tarefa ainda mais simples, foi desenvolvido um programa de computador, NNPav, utilizando as RNA como parte integrante do seu processo de cálculo. O objectivo é tornar o processo de “retro-análise” totalmente automático e prevenir erros induzidos pela falta de experiência do utilizador. De forma a expandir ainda mais as funcionalidades do programa, foi implementado um processo de cálculo que realiza uma estimativa da capacidade de carga e da vida útil restante do pavimento, recorrendo a dois critérios de ruína. Estes critérios são normalmente utilizados no dimensionamento de pavimentos, de forma a prevenir o fendilhamento por fadiga e as deformações permanentes. Desta forma, o programa criado permite a estimativa da vida útil restante de um pavimento de forma eficiente, directamente a partir das deflexões e espessuras das camadas, medidas nos ensaios “in situ”. Todos os passos da caracterização estrutural do pavimento são efectuados pelo NNPav, seja recorrendo à utilização de redes neuronais ou a processos de cálculo matemático, incluindo a correcção do módulo de elasticidade da camada de misturas betuminosas para a temperatura de projecto e considerando as características de tráfego e taxas de crescimento do mesmo. Os testes efectuados às redes neuronais revelaram que foram alcançados resultados satisfatórios. Os níveis de erros na utilização de redes neuronais são semelhantes aos obtidos usando modelos de camadas linear-elásticas, excepto para o cálculo da vida útil com base num dos critérios, onde os erros obtidos foram mais altos. No entanto, este processo revela-se bastante mais rápido e possibilita o processamento dos dados por pessoal com menos experiência. Ao mesmo tempo, foi assegurado que nos ficheiros de resultados é possível analisar todos os dados calculados pelo programa, em várias fases de processamento de forma a permitir a análise detalhada dos mesmos. A possibilidade de estimar a capacidade de carga e a vida útil restante de um pavimento, contempladas no programa desenvolvido, representam também ferramentas importantes. Basicamente, o NNPav permite uma análise estrutural completa de um pavimento, estimando a sua vida útil com base nos ensaios de campo realizados pelo Deflectómetro de Impacto e pelo Radar de Prospecção, num único passo. Complementarmente, foi ainda desenvolvido e implementado no NNPav um módulo destinado ao dimensionamento de pavimentos novos. Este módulo permite que, dado um conjunto de estruturas de pavimento possíveis, seja estimada a capacidade de carga e a vida útil daquele pavimento. Este facto permite a análise de uma grande quantidade de estruturas de pavimento, e a fácil comparação dos resultados no ficheiro exportado. Apesar dos resultados obtidos neste trabalho serem bastante satisfatórios, os desenvolvimentos futuros na aplicação de Redes Neuronais na avaliação de pavimentos são ainda mais promissores. Uma vez que este trabalho foi limitado a uma moldura temporal inerente a um trabalho académico, a possibilidade de melhorar ainda mais a resposta das RNA fica em aberto. Apesar dos vários testes realizados às redes, de forma a obter as arquitecturas que apresentassem melhores resultados, as arquitecturas possíveis são virtualmente ilimitadas e pode ser uma área a aprofundar. As funcionalidades implementadas no programa foram as possíveis, dentro da moldura temporal referida, mas existem muitas funcionalidades a serem adicinadas ou expandidas, aumentando a funcionalidade do programa e a sua produtividade. Uma vez que esta é uma ferramenta que pode ser aplicada ao nível de gestão de redes rodoviárias, seria necessário estudar e desenvolver redes similares de forma a avaliar outros tipos de estruturas de pavimentos. Como conclusão final, apesar dos vários aspectos que podem, e devem ser melhorados, o programa desenvolvido provou ser uma ferramenta bastante útil e eficiente na avaliação estrutural de pavimentos com base em métodos de ensaio não destrutivos.

Learning techniques for automatic email message tagging

A organização automática de mensagens de correio electrónico é um desafio actual na área da aprendizagem automática. O número excessivo de mensagens afecta cada vez mais utilizadores, especialmente os que usam o correio electrónico como ferramenta de comunicação e trabalho. Esta tese aborda o problema da organização automática de mensagens de correio electrónico propondo uma solução que tem como objectivo a etiquetagem automática de mensagens. A etiquetagem automática é feita com recurso às pastas de correio electrónico anteriormente criadas pelos utilizadores, tratando-as como etiquetas, e à sugestão de múltiplas etiquetas para cada mensagem (top-N). São estudadas várias técnicas de aprendizagem e os vários campos que compõe uma mensagem de correio electrónico são analisados de forma a determinar a sua adequação como elementos de classificação. O foco deste trabalho recai sobre os campos textuais (o assunto e o corpo das mensagens), estudando-se diferentes formas de representação, selecção de características e algoritmos de classificação. É ainda efectuada a avaliação dos campos de participantes através de algoritmos de classificação que os representam usando o modelo vectorial ou como um grafo. Os vários campos são combinados para classificação utilizando a técnica de combinação de classificadores Votação por Maioria. Os testes são efectuados com um subconjunto de mensagens de correio electrónico da Enron e um conjunto de dados privados disponibilizados pelo Institute for Systems and Technologies of Information, Control and Communication (INSTICC). Estes conjuntos são analisados de forma a perceber as características dos dados. A avaliação do sistema é realizada através da percentagem de acerto dos classificadores. Os resultados obtidos apresentam melhorias significativas em comparação com os trabalhos relacionados.

Dynamic equilibrium through reinforcement learning

Reinforcement Learning is an area of Machine Learning that deals with how an agent should take actions in an environment such as to maximize the notion of accumulated reward. This type of learning is inspired by the way humans learn and has led to the creation of various algorithms for reinforcement learning. These algorithms focus on the way in which an agent’s behaviour can be improved, assuming independence as to their surroundings. The current work studies the application of reinforcement learning methods to solve the inverted pendulum problem. The importance of the variability of the environment (factors that are external to the agent) on the execution of reinforcement learning agents is studied by using a model that seeks to obtain equilibrium (stability) through dynamism – a Cart-Pole system or inverted pendulum. We sought to improve the behaviour of the autonomous agents by changing the information passed to them, while maintaining the agent’s internal parameters constant (learning rate, discount factors, decay rate, etc.), instead of the classical approach of tuning the agent’s internal parameters. The influence of changes on the state set and the action set on an agent’s capability to solve the Cart-pole problem was studied. We have studied typical behaviour of reinforcement learning agents applied to the classic BOXES model and a new form of characterizing the environment was proposed using the notion of convergence towards a reference value. We demonstrate the gain in performance of this new method applied to a Q-Learning agent.

Elements of a methodology to assess the alignment of core-values in collaborative networks

Collaborative networks are typically formed by heterogeneous and autonomous entities, and thus it is natural that each member has its own set of core-values. Since these values somehow drive the behaviour of the involved entities, the ability to quickly identify partners with compatible or common core-values represents an important element for the success of collaborative networks. However, tools to assess or measure the level of alignment of core-values are lacking. Since the concept of 'alignment' in this context is still ill-defined and shows a multifaceted nature, three perspectives are discussed. The first one uses a causal maps approach in order to capture, structure, and represent the influence relationships among core-values. This representation provides the basis to measure the alignment in terms of the structural similarity and influence among value systems. The second perspective considers the compatibility and incompatibility among core-values in order to define the alignment level. Under this perspective we propose a fuzzy inference system to estimate the alignment level, since this approach allows dealing with variables that are vaguely defined, and whose inter-relationships are difficult to define. Another advantage provided by this method is the possibility to incorporate expert human judgment in the definition of the alignment level. The last perspective uses a belief Bayesian network method, and was selected in order to assess the alignment level based on members' past behaviour. An example of application is presented where the details of each method are discussed.

e-learning in the classroom?

As teachers, we are challenged everyday to solve pedagogical problems and we have to fight for our students’ attention in a media rich world. I will talk about how we use ICT in Initial Teacher Training and give you some insight on what we are doing. The most important benefit of using ICT in education is that it makes us reflect on our practice. There is no doubt that our classrooms need to be updated, but we need to be critical about every peace of hardware, software or service that we bring into them. It is not only because our budgets are short, but also because e‐learning is primarily about learning, not technology. Therefore, we need to have the knowledge and skills required to act in different situations, and choose the best tool for the job. Not all subjects are suitable for e‐learning, nor do all students have the skills to organize themselves their own study times. Also not all teachers want to spend time programming or learning about instructional design and metadata. The promised land of easy use of authoring tools (e.g. eXe and Reload) that will lead to all teachers become Learning Objects authors and share these LO in Repositories, all this failed, like previously HyperCard, Toolbook and others. We need to know a little bit of many different technologies so we can mobilize this knowledge when a situation requires it: integrate e‐learning technologies in the classroom, not a flipped classroom, just simple tools. Lecture capture, mobile phones and smartphones, pocket size camcorders, VoIP, VLE, live video broadcast, screen sharing, free services for collaborative work, save, share and sync your files. Do not feel stressed to use everything, every time. Just because we have a whiteboard does not mean we have to make it the centre of the classroom. Start from where you are, with your preferred subject and the tools you master. Them go slowly and try some new tool in a non‐formal situation and with just one or two students. And you don’t need to be alone: subscribe a mailing list and share your thoughts with other teachers in a dedicated forum, even better if both are part of a community of practice, and share resources. We did that for music teachers and it was a success, in two years arriving at 1.000 members. Just do it.

Learning management systems usage on higher education institutions

Learning Management Systems (LMS) are used all over Higher Education Institutions (HEI) and the need to know and understand its adoption and usage arises. However, there is a lack of information about how LMSs are being used, which are the most adopted, whether there is a country adoption standard and which countries use more LMSs. A research team is developing a project that tries to fill this lack of information and provide the needed answers. With this purpose, on a first phase, it a survey was taken place. The results of this survey are presented in this paper. Another purpose of this paper is to disseminate the ongoing project.

Accounting education in an action-based learning environment: lessons learned

In the context of the Bologna Declaration a change is taking place in the teaching/learning paradigm. From teaching-centered education, which emphasizes the acquisition and transmission of knowledge, we now speak of learning-centered education, which is more demanding for students. This paradigm promotes a continuum of lifelong learning, where the individual needs to be able to handle knowledge, to select what is appropriate for a particular context, to learn permanently and to understand how to learn in new and rapidly changing situations. One attempt to face these challenges has been the experience of ISCAP regarding the teaching/learning of accounting in the course Managerial Simulation. This paper describes the process of teaching, learning and assessment in an action-based learning environment. After a brief general framework that focuses on education objectives, we report the strengths and limitations of this teaching/learning tool. We conclude with some lessons from the implementation of the project.