Modelling a network of heterogeneous e-learning systems

In recent years emerged several initiatives promoted by educational organizations to adapt Service Oriented Architectures (SOA) to e-learning. These initiatives commonly named eLearning Frameworks share a common goal: to create flexible learning environments by integrating heterogeneous systems already available in many educational institutions. However, these frameworks were designed for integration of systems participating in business like processes rather than on complex pedagogical processes as those related to automatic evaluation. Consequently, their knowledge bases lack some fundamental components that are needed to model pedagogical processes. The objective of the research described in this paper is to study the applicability of eLearning frameworks for modelling a network of heterogeneous eLearning systems, using the automatic evaluation of programming exercises as a case study. The paper surveys the existing eLearning frameworks to justify the selection of the e-Framework. This framework is described in detail and identified the necessary components missing from its knowledge base, more precisely, a service genre, expression and usage model for an evaluation service. The extensibility of the framework is tested with the definition of this service. A concrete model for evaluation of programming exercises is presented as a validation of the proposed approach.

10 kVp rule - An anthropomorphic pelvis phantom imaging study using a CR system: impact on image quality and effective dose using AEC and manual mode

Purpose: This study aims to investigate the influence of tube potential (kVp) variation in relation to perceptual image quality and effective dose for pelvis using automatic exposure control (AEC) and non-AEC in a computed radiography (CR) system. Methods and Materials: To determine the effects of using AEC and non-AEC by applying the 10 kVp rule in two experiments using an anthropomorphic pelvis phantom. Images were acquired using 10 kVp increments (60-120 kVp) for both experiments. The first experiment, based on seven AEC combinations, produced 49 images. The mean mAs from each kVp increment were used as a baseline for the second experiment producing 35 images. A total of 84 images were produced and a panel of 5 experienced observers participated for the image scoring using the 2 AFC visual grading software. PCXMC software was used to estimate the effective dose. Results: A decrease in perceptual image quality as the kVp increases was observed both in non-AEC and AEC experiments, however no significant statistical differences (p> 0.05) were found. Image quality scores from all observers at 10 kVp increments for all mAs values using non-AEC mode demonstrates a better score up to 90 kVp. Effective dose results show a statistical significant decrease (p=0.000) on the 75th quartile from 0.3 mSv at 60 kVp to 0.1 mSv at 120 kVp when applying the 10 kVp rule in non-AEC mode. Conclusion: No significant reduction in perceptual image quality is observed when increasing kVp whilst a marked and significant effective dose reduction is observed.

Practical software improve design and performance of a randomly packed air stripping column for removing volatile organic compounds from water

STRIPPING is a software application developed for the automatic design of a randomly packing column where the transfer of volatile organic compounds (VOCs) from water to air can be performed and to simulate it’s behaviour in a steady-state. This software completely purges any need of experimental work for the selection of diameter of the column, and allows a choice, a priori, of the most convenient hydraulic regime for this type of operation. It also allows the operator to choose the model used for the calculation of some parameters, namely between the Eckert/Robbins model and the Billet model for estimating the pressure drop of the gaseous phase, and between the Billet and Onda/Djebbar’s models for the mass transfer. Illustrations of the graphical interface offered are presented.

Terminology and knowledge engineering conference. New frontiers in the constructive symbiosis of terminology and knowledge engineering

To meet the increasing demands of the complex inter-organizational processes and the demand for continuous innovation and internationalization, it is evident that new forms of organisation are being adopted, fostering more intensive collaboration processes and sharing of resources, in what can be called collaborative networks (Camarinha-Matos, 2006:03). Information and knowledge are crucial resources in collaborative networks, being their management fundamental processes to optimize. Knowledge organisation and collaboration systems are thus important instruments for the success of collaborative networks of organisations having been researched in the last decade in the areas of computer science, information science, management sciences, terminology and linguistics. Nevertheless, research in this area didn’t give much attention to multilingual contexts of collaboration, which pose specific and challenging problems. It is then clear that access to and representation of knowledge will happen more and more on a multilingual setting which implies the overcoming of difficulties inherent to the presence of multiple languages, through the use of processes like localization of ontologies. Although localization, like other processes that involve multilingualism, is a rather well-developed practice and its methodologies and tools fruitfully employed by the language industry in the development and adaptation of multilingual content, it has not yet been sufficiently explored as an element of support to the development of knowledge representations - in particular ontologies - expressed in more than one language. Multilingual knowledge representation is then an open research area calling for cross-contributions from knowledge engineering, terminology, ontology engineering, cognitive sciences, computational linguistics, natural language processing, and management sciences. This workshop joined researchers interested in multilingual knowledge representation, in a multidisciplinary environment to debate the possibilities of cross-fertilization between knowledge engineering, terminology, ontology engineering, cognitive sciences, computational linguistics, natural language processing, and management sciences applied to contexts where multilingualism continuously creates new and demanding challenges to current knowledge representation methods and techniques. In this workshop six papers dealing with different approaches to multilingual knowledge representation are presented, most of them describing tools, approaches and results obtained in the development of ongoing projects. In the first case, Andrés Domínguez Burgos, Koen Kerremansa and Rita Temmerman present a software module that is part of a workbench for terminological and ontological mining, Termontospider, a wiki crawler that aims at optimally traverse Wikipedia in search of domainspecific texts for extracting terminological and ontological information. The crawler is part of a tool suite for automatically developing multilingual termontological databases, i.e. ontologicallyunderpinned multilingual terminological databases. In this paper the authors describe the basic principles behind the crawler and summarized the research setting in which the tool is currently tested. In the second paper, Fumiko Kano presents a work comparing four feature-based similarity measures derived from cognitive sciences. The purpose of the comparative analysis presented by the author is to verify the potentially most effective model that can be applied for mapping independent ontologies in a culturally influenced domain. For that, datasets based on standardized pre-defined feature dimensions and values, which are obtainable from the UNESCO Institute for Statistics (UIS) have been used for the comparative analysis of the similarity measures. The purpose of the comparison is to verify the similarity measures based on the objectively developed datasets. According to the author the results demonstrate that the Bayesian Model of Generalization provides for the most effective cognitive model for identifying the most similar corresponding concepts existing for a targeted socio-cultural community. In another presentation, Thierry Declerck, Hans-Ulrich Krieger and Dagmar Gromann present an ongoing work and propose an approach to automatic extraction of information from multilingual financial Web resources, to provide candidate terms for building ontology elements or instances of ontology concepts. The authors present a complementary approach to the direct localization/translation of ontology labels, by acquiring terminologies through the access and harvesting of multilingual Web presences of structured information providers in the field of finance, leading to both the detection of candidate terms in various multilingual sources in the financial domain that can be used not only as labels of ontology classes and properties but also for the possible generation of (multilingual) domain ontologies themselves. In the next paper, Manuel Silva, António Lucas Soares and Rute Costa claim that despite the availability of tools, resources and techniques aimed at the construction of ontological artifacts, developing a shared conceptualization of a given reality still raises questions about the principles and methods that support the initial phases of conceptualization. These questions become, according to the authors, more complex when the conceptualization occurs in a multilingual setting. To tackle these issues the authors present a collaborative platform – conceptME - where terminological and knowledge representation processes support domain experts throughout a conceptualization framework, allowing the inclusion of multilingual data as a way to promote knowledge sharing and enhance conceptualization and support a multilingual ontology specification. In another presentation Frieda Steurs and Hendrik J. Kockaert present us TermWise, a large project dealing with legal terminology and phraseology for the Belgian public services, i.e. the translation office of the ministry of justice, a project which aims at developing an advanced tool including expert knowledge in the algorithms that extract specialized language from textual data (legal documents) and whose outcome is a knowledge database including Dutch/French equivalents for legal concepts, enriched with the phraseology related to the terms under discussion. Finally, Deborah Grbac, Luca Losito, Andrea Sada and Paolo Sirito report on the preliminary results of a pilot project currently ongoing at UCSC Central Library, where they propose to adapt to subject librarians, employed in large and multilingual Academic Institutions, the model used by translators working within European Union Institutions. The authors are using User Experience (UX) Analysis in order to provide subject librarians with a visual support, by means of “ontology tables” depicting conceptual linking and connections of words with concepts presented according to their semantic and linguistic meaning. The organizers hope that the selection of papers presented here will be of interest to a broad audience, and will be a starting point for further discussion and cooperation.

Using dynamic reconfiguration to reduce the area of a JPEG decoder on FPGA

Partial dynamic reconfiguration of FPGAs can be used to implement complex applications using the concept of virtual hardware. In this work we have used partial dynamic reconfiguration to implement a JPEG decoder with reduced area. The image decoding process was adapted to be implemented on the FPGA fabric using this technique. The architecture was tested in a low cost ZYNQ-7020 FPGA that supports dynamic reconfiguration. The results show that the proposed solution needs only 40% of the resources utilized by a static implementation. The performance of the dynamic solution is about 9X slower than the static solution by trading-off internal resources of the FPGA. A throughput of 7 images per second is achievable with the proposed partial dynamic reconfiguration solution.

GPU implementation of the simplex identification via split augmented Lagrangian

Hyperspectral imaging can be used for object detection and for discriminating between different objects based on their spectral characteristics. One of the main problems of hyperspectral data analysis is the presence of mixed pixels, due to the low spatial resolution of such images. This means that several spectrally pure signatures (endmembers) are combined into the same mixed pixel. Linear spectral unmixing follows an unsupervised approach which aims at inferring pure spectral signatures and their material fractions at each pixel of the scene. The huge data volumes acquired by such sensors put stringent requirements on processing and unmixing methods. This paper proposes an efficient implementation of a unsupervised linear unmixing method on GPUs using CUDA. The method finds the smallest simplex by solving a sequence of nonsmooth convex subproblems using variable splitting to obtain a constraint formulation, and then applying an augmented Lagrangian technique. The parallel implementation of SISAL presented in this work exploits the GPU architecture at low level, using shared memory and coalesced accesses to memory. The results herein presented indicate that the GPU implementation can significantly accelerate the method's execution over big datasets while maintaining the methods accuracy.

Pré-processamento e Tag automático de imagens em ambiente móvel e web, aplicado a um sistema de informação geográfica

No panorama socioeconómico atual, a contenção de despesas e o corte no financiamento de serviços secundários consumidores de recursos conduzem à reformulação de processos e métodos das instituições públicas, que procuram manter a qualidade de vida dos seus cidadãos através de programas que se mostrem mais eficientes e económicos. O crescimento sustentado das tecnologias móveis, em conjunção com o aparecimento de novos paradigmas de interação pessoa-máquina com recurso a sensores e sistemas conscientes do contexto, criaram oportunidades de negócio na área do desenvolvimento de aplicações com vertente cívica para indivíduos e empresas, sensibilizando-os para a disponibilização de serviços orientados ao cidadão. Estas oportunidades de negócio incitaram a equipa do projeto a desenvolver uma plataforma de notificação de problemas urbanos baseada no seu sistema de informação geográfico para entidades municipais. O objetivo principal desta investigação foca a idealização, conceção e implementação de uma solução completa de notificação de problemas urbanos de caráter não urgente, distinta da concorrência pela facilidade com que os cidadãos são capazes de reportar situações que condicionam o seu dia-a-dia. Para alcançar esta distinção da restante oferta, foram realizados diversos estudos para determinar características inovadoras a implementar, assim como todas as funcionalidades base expectáveis neste tipo de sistemas. Esses estudos determinaram a implementação de técnicas de demarcação manual das zonas problemáticas e reconhecimento automático do tipo de problema reportado nas imagens, ambas desenvolvidas no âmbito deste projeto. Para a correta implementação dos módulos de demarcação e reconhecimento de imagem, foram feitos levantamentos do estado da arte destas áreas, fundamentando a escolha de métodos e tecnologias a integrar no projeto. Neste contexto, serão apresentadas em detalhe as várias fases que constituíram o processo de desenvolvimento da plataforma, desde a fase de estudo e comparação de ferramentas, metodologias, e técnicas para cada um dos conceitos abordados, passando pela proposta de um modelo de resolução, até à descrição pormenorizada dos algoritmos implementados. Por último, é realizada uma avaliação de desempenho ao par algoritmo/classificador desenvolvido, através da definição de métricas que estimam o sucesso ou insucesso do classificador de objetos. A avaliação é feita com base num conjunto de imagens de teste, recolhidas manualmente em plataformas públicas de notificação de problemas, confrontando os resultados obtidos pelo algoritmo com os resultados esperados.

Imagiologia Espetral - Análise Forense de Notas e Escrita Manual

A análise forense de documentos é uma das áreas das Ciências Forenses, responsável pela verificação da autenticidade dos documentos. Os documentos podem ser de diferentes tipos, sendo a moeda ou escrita manual as evidências forenses que mais frequentemente motivam a análise. A associação de novas tecnologias a este processo de análise permite uma melhor avaliação dessas evidências, tornando o processo mais célere. Esta tese baseia-se na análise forense de dois tipos de documentos - notas de euro e formulários preenchidos por escrita manual. Neste trabalho pretendeu-se desenvolver técnicas de processamento e análise de imagens de evidências dos tipos referidos com vista a extração de medidas que permitam aferir da autenticidade dos mesmos. A aquisição das imagens das notas foi realizada por imagiologia espetral, tendo-se definidas quatro modalidades de aquisição: luz visível transmitida, luz visível refletida, ultravioleta A e ultravioleta C. Para cada uma destas modalidades de aquisição, foram também definidos 2 protocolos: frente e verso. A aquisição das imagens dos documentos escritos manualmente efetuou-se através da digitalização dos mesmos com recurso a um digitalizador automático de um aparelho multifunções. Para as imagens das notas desenvolveram-se vários algoritmos de processamento e análise de imagem, específicos para este tipo de evidências. Esses algoritmos permitem a segmentação da região de interesse da imagem, a segmentação das sub-regiões que contém as marcas de segurança a avaliar bem como da extração de algumas características. Relativamente as imagens dos documentos escritos manualmente, foram também desenvolvidos algoritmos de segmentação que permitem obter todas as sub-regiões de interesse dos formulários, de forma a serem analisados os vários elementos. Neste tipo de evidências, desenvolveu-se ainda um algoritmo de análise para os elementos correspondentes à escrita de uma sequência numérica o qual permite a obtenção das imagens correspondentes aos caracteres individuais. O trabalho desenvolvido e os resultados obtidos permitiram a definição de protocolos de aquisição de imagens destes tipos de evidências. Os algoritmos automáticos de segmentação e análise desenvolvidos ao longo deste trabalho podem ser auxiliares preciosos no processo de análise da autenticidade dos documentos, o qual, ate então, é feito manualmente. Apresentam-se ainda os resultados dos estudos feitos às diversas evidências, nomeadamente as performances dos diversos algoritmos analisados, bem como algumas das adversidades encontradas durante o processo. Apresenta-se também uma discussão da metodologia adotada e dos resultados, bem como de propostas de continuação deste trabalho, nomeadamente, a extração de características e a implementação de classificadores capazes aferir da autenticidade dos documentos.

Automatic musical instrument recognition for multimedia indexing

Trabalho apresentado no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática

Correction of spatial distortion in magnetic resonance imaging

Dissertation to Obtain the Degree of Master in Biomedical Engineering

Deteção Automática de Conteúdos Explícitos em Sequências de Vídeo

Nos últimos anos, o fácil acesso em termos de custos, ferramentas de produção, edição e distribuição de conteúdos audiovisuais, contribuíram para o aumento exponencial da produção diária deste tipo de conteúdos. Neste paradigma de superabundância de conteúdos multimédia existe uma grande percentagem de sequências de vídeo que contém material explícito, sendo necessário existir um controlo mais rigoroso, de modo a não ser facilmente acessível a menores. O conceito de conteúdo explícito pode ser caraterizado de diferentes formas, tendo o trabalho descrito neste documento incidido sobre a deteção automática de nudez feminina presente em sequências de vídeo. Este processo de deteção e classificação automática de material para adultos pode constituir uma ferramenta importante na gestão de um canal de televisão. Diariamente podem ser recebidas centenas de horas de material sendo impraticável a implementação de um processo manual de controlo de qualidade. A solução criada no contexto desta dissertação foi estudada e desenvolvida em torno de um produto especifico ligado à área do broadcasting. Este produto é o mxfSPEEDRAIL F1000, sendo este uma solução da empresa MOG Technologies. O objetivo principal do projeto é o desenvolvimento de uma biblioteca em C++, acessível durante o processo de ingest, que permita, através de uma análise baseada em funcionalidades de visão computacional, detetar e sinalizar na metadata do sinal, quais as frames que potencialmente apresentam conteúdo explícito. A solução desenvolvida utiliza um conjunto de técnicas do estado da arte adaptadas ao problema a tratar. Nestas incluem-se algoritmos para realizar a segmentação de pele e deteção de objetos em imagens. Por fim é efetuada uma análise critica à solução desenvolvida no âmbito desta dissertação de modo a que em futuros desenvolvimentos esta seja melhorada a nível do consumo de recursos durante a análise e a nível da sua taxa de sucesso.

Stochastic simulation of the morphology of fluvial sand channels reservoirs

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Geológica (Georrecursos)

Automatização de sistema de medição múltiplo de ensaio de manómetros analógicos

A dissertação em apreço resultou da necessidade em otimizar os recursos técnicos, mas sobretudo humanos, afetos às verificações de instrumentos de medição, no âmbito do Controlo Metrológico Legal. Estas verificações, realizadas nos termos do cumprimento das competências outrora atribuídas à Direção de Serviços da Qualidade da então Direção Regional da Economia do Norte, eram operacionalizadas pela Divisão da Qualidade e Licenciamento, na altura dirigida pelo subscritor da presente tese, nomeadamente no que respeita aos ensaios efetuados, em laboratório, a manómetros analógicos. O objetivo principal do trabalho foi alcançado mediante o desenvolvimento de um automatismo, materializado pela construção de um protótipo, cuja aplicação ao comparador de pressão múltiplo, dantes em utilização, permitiria realizar a leitura da indicação de cada manómetro analógico através de técnicas de processamento de imagem, função esta tradicionalmente efetuada manualmente por um operador especializado. As metodologias de comando, controlo e medição desse automatismo foram realizadas através de um algoritmo implementado no software LabVIEW® da National Intruments, particularmente no que respeita ao referido processamento das imagens adquiridas por uma câmara de vídeo USB. A interface com o hardware foi concretizada recorrendo a um módulo de Aquisição de Dados Multifuncional (DAQ) USB-6212, do mesmo fabricante. Para o posicionamento horizontal e vertical da câmara de vídeo USB, recorreu-se a guias lineares acionadas por motores de passo, sendo que estes dispositivos foram igualmente empregues no acionamento do comparador de pressão. Por último, procedeu-se à aquisição digital da leitura do padrão, recorrendo à respetiva virtualização, bem como a uma aplicação desenvolvida neste projeto, designada appMAN, destinada à gestão global do referido automatismo, nomeadamente no que se refere ao cálculo do resultado da medição, erro e incerteza associada, e emissão dos respetivos documentos comprovativos.

Optimization of ring oscillators

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Methodological framework for detection of harmonisation breaking in service environments

As the complexity of markets and the dynamicity of systems evolve, the need for interoperable systems capable of strengthening enterprise communication effectiveness increases. This is particularly significant when it comes to collaborative enterprise networks, like manufacturing supply chains, where several companies work, communicate, and depend on each other, in order to achieve a specific goal. Once interoperability is achieved, that is once all network parties are able to communicate with and understand each other, organisations are able to exchange information along a stable environment that follows agreed laws. However, as markets adapt to new requirements and demands, an evolutionary behaviour is triggered giving space to interoperability problems, thus disrupting the sustainability of interoperability and raising the need to develop monitoring activities capable of detecting and preventing unexpected behaviour. This work seeks to contribute to the development of monitoring techniques for interoperable SOA-based enterprise networks. It focuses on the automatic detection of harmonisation breaking events during real-time communications, and strives to develop and propose a methodological approach to handle these disruptions with minimal or no human intervention, hence providing existing service-based networks with the ability to detect and promptly react to interoperability issues.