Effective teachers in primary schools : a reflective resource for performance management.

A través de una investigación relacionada con el análisis de seis profesores de enseñanza primaria filmados en sus aulas, explora la naturaleza de una enseñanza eficiente, que se basa en el informe de Hay McBer 'Un modelo de eficacia docente',donde se examina la eficacia de los profesores en tres elementos clave: las habilidades de enseñanza; características profesionales y el clima en el aula. Todas ellas están dentro del control del profesor y ejercen una influencia significativa en el progreso del alumno. Este libro y DVD permitirán a todos los profesores desarrollar un lenguaje común de prácticas en el aula.

Estudio de la aplicación de sistemas basados en el conocimiento a la operación de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética

Una de las actuaciones posibles para la gestión de los residuos sólidos urbanos es la valorización energética, es decir la incineración con recuperación de energía. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineración para evitar en lo posible la liberación de sustancias contaminantes a la atmósfera que puedan ocasionar problemas de contaminación industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineración como el tratamiento de los gases se realice en condiciones óptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan métodos adecuados de medida de las variables más importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo clásico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripción cuantitativa y la necesidad de hacer los cálculos en tiempo real. Esto sólo se puede conseguir con la ayuda de las modernas técnicas de proceso de datos y métodos informáticos, tales como el empleo de técnicas de simulación, modelos matemáticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la lógica difusa aplicado al campo de la incineración de residuos urbanos. En el centro de investigación FZK de Karslruhe se están desarrollando aplicaciones que combinan la lógica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineración de residuos TAMARA. En esta tesis se plantea la aplicación de un método de adquisición de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situación desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolación de experiencias anteriores que puedan ser útiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hipótesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos diseñar un método análogo, que pueda ser implementado en un sistema informático, mediante el empleo de técnicas de Inteligencia Artificial.Así, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan información suficientemente estructurada para que nos sea útil. Para la adquisición de conocimiento pasamos por una serie de etapas: - Hacemos una primera selección de cuales son las variables que nos interesa conocer. - Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar técnicas de clasificación (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representación del estado de la planta. Es posible establecer una clasificación, pero normalmente casi todos los datos están en una sola clase, que corresponde a la operación normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos métodos estadísticos clásicos para buscar correlaciones entre variables (análisis de componentes principales) y así poder simplificar y reducir la lista de variables. - Análisis de las señales. Para analizar y clasificar las señales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar métodos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso más consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos analíticos - Como resultado final del proceso se pasa al diseño del sistema basado en el conocimiento. El objetivo principal es aplicar el método al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética. En primer lugar, en el capítulo 2 Los residuos sólidos urbanos, se trata el problema global de la gestión de los residuos, dando una visión general de las diferentes alternativas existentes, y de la situación nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problemática de la incineración de los residuos, poniendo especial interés en aquellas características de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combustión.En el capítulo 3, Descripción del proceso, se hace una descripción general del proceso de incineración y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepción y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los códigos de buena práctica de combustión, el sistema de aire de combustión y el sistema de humos. Se presentan también los distintos sistemas de depuración de los gases de combustión, y finalmente el sistema de evacuación de cenizas y escorias.El capítulo 4, La planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentación de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperación de energía, y el sistema de depuración de los gases de combustión Se describe también el sistema de control, la operación, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentación y las variables que son de interés para el control del proceso de combustión.En el capítulo 5, Técnicas utilizadas, se proporciona una visión global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes técnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificación, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicación.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representación del conocimiento. A continuación se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y lógica difusa, y se realiza una comparación entre ellas. Se presenta una aplicación de las redes neuronales al análisis de series temporales de temperatura.Se trata también la problemática del análisis de los datos de operación mediante técnicas estadísticas y el empleo de técnicas de clasificación. Otro apartado está dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusión de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de diseño asistido por ordenador para el diseño de sistemas de supervisión CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de análisis para obtener información cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicación de estas técnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales características de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que también forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El capítulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes técnicas, redes neuronales, clasificación, el desarrollo de la modelización del proceso de combustión, y la generación de reglas. Dentro del apartado de análisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificación de una señal de temperatura. También se describe la utilización del método LINNEO+ para la clasificación de los estados de operación de la planta.En el apartado dedicado a la modelización se desarrolla un modelo de combustión que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en régimen estacionario y dinámico. Se define un parámetro, la superficie de llama, relacionado con la extensión del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta dinámica del proceso de incineración. Luego se pasa a la definición de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboración de un modelo cualitativo. A continuación se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo dinámico analítico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generación de reglas En el capítulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su diseño e implementación. Se describen los objetivos básicos del sistema de control de la combustión, su configuración y la implementación en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el capítulo anterior.Por último para mostrar como pueden aplicarse los distintos métodos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentación de residuos.Finalmente en el capítulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis.

Management of industrial wastewater discharges in river basins through agents'argumentation

La gestió de l'aigua residual és una tasca complexa. Hi ha moltes substàncies contaminants conegudes però encara moltes per conèixer, i el seu efecte individual o col·lgectiu és difícil de predir. La identificació i avaluació dels impactes ambientals resultants de la interacció entre els sistemes naturals i socials és un assumpte multicriteri. Els gestors ambientals necessiten eines de suport pels seus diagnòstics per tal de solucionar problemes ambientals. Les contribucions d'aquest treball de recerca són dobles: primer, proposar l'ús d'un enfoc basat en la modelització amb agents per tal de conceptualitzar i integrar tots els elements que estan directament o indirectament involucrats en la gestió de l'aigua residual. Segon, proposar un marc basat en l'argumentació amb l'objectiu de permetre als agents raonar efectivament. La tesi conté alguns exemples reals per tal de mostrar com un marc basat amb agents que argumenten pot suportar diferents interessos i diferents perspectives. Conseqüentment, pot ajudar a construir un diàleg més informat i efectiu i per tant descriure millor les interaccions entre els agents. En aquest document es descriu primer el context estudiat, escalant el problema global de la gestió de la conca fluvial a la gestiódel sistema urbà d'aigües residuals, concretament l'escenari dels abocaments industrials. A continuació, s'analitza el sistema mitjançant la descripció d'agents que interaccionen. Finalment, es descriuen alguns prototips capaços de raonar i deliberar, basats en la lògica no monòtona i en un llenguatge declaratiu (answer set programming). És important remarcar que aquesta tesi enllaça dues disciplines: l'enginyeria ambiental (concretament l'àrea de la gestió de les aigües residuals) i les ciències de la computació (concretament l'àrea de la intel·ligència artificial), contribuint així a la multidisciplinarietat requerida per fer front al problema estudiat. L'enginyeria ambiental ens proporciona el coneixement del domini mentre que les ciències de la computació ens permeten estructurar i especificar aquest coneixement.

Introduction to airline network planning

Contents 1.What kind of airlines? 2. Network Planning – Data – Generic / traditional – Low cost 1.What kind of airlines? 2. Network Planning – Data – Generic / traditional – Low cost

Collaborative eLearning Assistant Network: caring agents are conscious agents

Would a research assistant - who can search for ideas related to those you are working on, network with others (but only share the things you have chosen to share), doesn’t need coffee and who might even, one day, appear to be conscious - help you get your work done? Would it help your students learn? There is a body of work showing that digital learning assistants can be a benefit to learners. It has been suggested that adaptive, caring, agents are more beneficial. Would a conscious agent be more caring, more adaptive, and better able to deal with changes in its learning partner’s life? Allow the system to try to dynamically model the user, so that it can make predictions about what is needed next, and how effective a particular intervention will be. Now, given that the system is essentially doing the same things as the user, why don’t we design the system so that it can try to model itself in the same way? This should mimic a primitive self-awareness. People develop their personalities, their identities, through interacting with others. It takes years for a human to develop a full sense of self. Nobody should expect a prototypical conscious computer system to be able to develop any faster than that. How can we provide a computer system with enough social contact to enable it to learn about itself and others? We can make it part of a network. Not just chatting with other computers about computer ‘stuff’, but involved in real human activity. Exposed to ‘raw meaning’ – the developing folksonomies coming out of the learning activities of humans, whether they are traditional students or lifelong learners (a term which should encompass everyone). Humans have complex psyches, comprised of multiple strands of identity which reflect as different roles in the communities of which they are part – so why not design our system the same way? With multiple internal modes of operation, each capable of being reflected onto the outside world in the form of roles – as a mentor, a research assistant, maybe even as a friend. But in order to be able to work with a human for long enough to be able to have a chance of developing the sort of rich behaviours we associate with people, the system needs to be able to function in a practical and helpful role. Unfortunately, it is unlikely to get a free ride from many people (other than its developer!) – so it needs to be able to perform a useful role, and do so securely, respecting the privacy of its partner. Can we create a system which learns to be more human whilst helping people learn?

An ontological approach to competency management

Competency management is a very important part of a well-functioning organisation. Unfortunately competency descriptions are not uniformly specified nor defined across borders: National, sectorial or organisational, leading to an opaque competency description market with a multitude of competency frameworks and competency benchmarks. An ontology is a formalised description of a domain, which enables automated reasoning engines to be built which by utilising the interrelations between entities can make “intelligent” choices in different situations within the domain. Introducing formalised competency ontologies automated tools, such as skill gap analysis, training suggestion generation, job search and recruitment, can be developed, which compare and contrast different competency descriptions on the semantic level. The major problem with defining a common formalised ontology for competencies is that there are so many viewpoints of competencies and competency frameworks. Work within the TRACE project has focused on finding common trends within different competency frameworks in order to allow an intermediate competency description to be made, which other frameworks can reference. This research has shown that competencies can be divided up into “knowledge”, “skills” and what we call “others”. An ontology has been created based on this with a simple structure of different “kinds” of “knowledges” and “skills” using semantic interrelations to define the basic semantic structure of the ontology. A prototype tool for analysing a skill gap analysis has been developed. Personal profiles can be produced using the tool and a skill gap analysis is performed on a desired competency profile by using an ontologically based inference engine, which is able to list closest fit and possible proficiency gaps

Detection of Parkinson’s disease tremor-onset with a frequency analysing artificial neural network

Deep Brain Stimulator devices are becoming widely used for therapeutic benefits in movement disorders such as Parkinson's disease. Prolonging the battery life span of such devices could dramatically reduce the risks and accumulative costs associated with surgical replacement. This paper demonstrates how an artificial neural network can be trained using pre-processing frequency analysis of deep brain electrode recordings to detect the onset of tremor in Parkinsonian patients. Implementing this solution into an 'intelligent' neurostimulator device will remove the need for continuous stimulation currently used, and open up the possibility of demand-driven stimulation. Such a methodology could potentially decrease the power consumption of a deep brain pulse generator.

Architecture for Living Neuronal Network Control of a mobile robot

The intelligent controlling mechanism of a typical mobile robot is usually a computer system. Research is however now ongoing in which biological neural networks are being cultured and trained to act as the brain of an interactive real world robot – thereby either completely replacing or operating in a cooperative fashion with a computer system. Studying such neural systems can give a distinct insight into biological neural structures and therefore such research has immediate medical implications. The principal aims of the present research are to assess the computational and learning capacity of dissociated cultured neuronal networks with a view to advancing network level processing of artificial neural networks. This will be approached by the creation of an artificial hybrid system (animat) involving closed loop control of a mobile robot by a dissociated culture of rat neurons. This paper details the components of the overall animat closed loop system architecture and reports on the evaluation of the results from preliminary real-life and simulated robot experiments.

Adaptive project planning and management based on best practices - COBRA system

Planning a project with proper considerations of all necessary factors and managing a project to ensure its successful implementation will face a lot of challenges. Initial stage in planning a project for bidding a project is costly, time consuming and usually with poor accuracy on cost and effort predictions. On the other hand, detailed information for previous projects may be buried in piles of archived documents which can be increasingly difficult to learn from the previous experiences. Project portfolio has been brought into this field aiming to improve the information sharing and management among different projects. However, the amount of information that could be shared is still limited to generic information. This paper, we report a recently developed software system COBRA to automatically generate a project plan with effort estimation of time and cost based on data collected from previous completed projects. To maximise the data sharing and management among different projects, we proposed a method of using product based planning from PRINCE2 methodology. (Automated Project Information Sharing and Management System -�COBRA) Keywords: project management, product based planning, best practice, PRINCE2

A management architecture for active networks

In this paper we present an architecture for network and applications management, which is based on the Active Networks paradigm and shows the advantages of network programmability. The stimulus to develop this architecture arises from an actual need to manage a cluster of active nodes, where it is often required to redeploy network assets and modify nodes connectivity. In our architecture, a remote front-end of the managing entity allows the operator to design new network topologies, to check the status of the nodes and to configure them. Moreover, the proposed framework allows to explore an active network, to monitor the active applications, to query each node and to install programmable traps. In order to take advantage of the Active Networks technology, we introduce active SNMP-like MIBs and agents, which are dynamic and programmable. The programmable management agents make tracing distributed applications a feasible task. We propose a general framework that can inter-operate with any active execution environment. In this framework, both the manager and the monitor front-ends communicate with an active node (the Active Network Access Point) through the XML language. A gateway service performs the translation of the queries from XML to an active packet language and injects the code in the network. We demonstrate the implementation of an active network gateway for PLAN (Packet Language for Active Networks) in a forty active nodes testbed. Finally, we discuss an application of the active management architecture to detect the causes of network failures by tracing network events in time.

A genetic algorithm for the design of a fuzzy controller for active queue management

Active queue management (AQM) policies are those policies of router queue management that allow for the detection of network congestion, the notification of such occurrences to the hosts on the network borders, and the adoption of a suitable control policy. This paper proposes the adoption of a fuzzy proportional integral (FPI) controller as an active queue manager for Internet routers. The analytical design of the proposed FPI controller is carried out in analogy with a proportional integral (PI) controller, which recently has been proposed for AQM. A genetic algorithm is proposed for tuning of the FPI controller parameters with respect to optimal disturbance rejection. In the paper the FPI controller design metodology is described and the results of the comparison with random early detection (RED), tail drop, and PI controller are presented.

Supporting Computer-supported collaborative work (CSCW) in conceptual design

In order to gain a better understanding of online conceptual collaborative design processes this paper investigates how student designers make use of a shared virtual synchronous environment when engaged in conceptual design. The software enables users to talk to each other and share sketches when they are remotely located. The paper describes a novel methodology for observing and analysing collaborative design processes by adapting the concepts of grounded theory. Rather than concentrating on narrow aspects of the final artefacts, emerging “themes” are generated that provide a broader picture of collaborative design process and context descriptions. Findings on the themes of “grounding – mutual understanding” and “support creativity” complement findings from other research, while important themes associated with “near-synchrony” have not been emphasised in other research. From the study, a series of design recommendations are made for the development of tools to support online computer-supported collaborative work in design using a shared virtual environment.

A data collection case study supporting requirements oriented prediction and management in software developments

Consider the statement "this project should cost X and has risk of Y". Such statements are used daily in industry as the basis for making decisions. The work reported here is part of a study aimed at providing a rational and pragmatic basis for such statements. Of particular interest are predictions made in the requirements and early phases of projects. A preliminary model has been constructed using Bayesian Belief Networks and in support of this, a programme to collect and study data during the execution of various software development projects commenced in May 2002. The data collection programme is undertaken under the constraints of a commercial industrial regime of multiple concurrent small to medium scale software development projects. Guided by pragmatism, the work is predicated on the use of data that can be collected readily by project managers; including expert judgements, effort, elapsed times and metrics collected within each project.

Interference and communications among active network applications

This paper focuses on active networks applications and in particular on the possible interactions among these applications. Active networking is a very promising research field which has been developed recently, and which poses several interesting challenges to network designers. A number of proposals for e±cient active network architectures are already to be found in the literature. However, how two or more active network applications may interact has not being investigated so far. In this work, we consider a number of applications that have been designed to exploit the main features of active networks and we discuss what are the main benefits that these applications may derive from them. Then, we introduce some forms of interaction including interference and communications among applications, and identify the components of an active network architecture that are needed to support these forms of interaction. We conclude by presenting a brief example of an active network application exploiting the concept of interaction.