Creative thinking experimentations for entrepreneurship with a disruptive, personalised and mobile game-based learning ecosystem

Based on an unprecedented need of stimulating creative capacities towards entrepreneurship to university students and young researchers, this paper introduces and analyses a smart learning ecosystem for encouraging teaching and learning on creative thinking as a distinct feature to be taught and learnt in universities. The paper introduces a mashed-up authoring architecture for designing lesson-plans and games with visual learning mechanics for creativity learning. The design process is facilitated by creativity pathways discerned across components. Participatory learning, networking and capacity building is a key aspect of the architecture, extending the learning experience and context from the classroom to outdoor (co-authoring of creative pathways by students, teachers and real-world entrepreneurs) and personal spaces. We anticipate that the smart learning ecosystem will be empirically evaluated and validated in future iterations for exploring the benefits of using games for enhancing creative mindsets, unlocking the imagination that lies within, practiced and transferred to multiple academic tribes and territories.

A methodology for formally modeling and analyzing software architecture of mobile agent systems

A methodology for formally modeling and analyzing software architecture of mobile agent systems provides a solid basis to develop high quality mobile agent systems, and the methodology is helpful to study other distributed and concurrent systems as well. However, it is a challenge to provide the methodology because of the agent mobility in mobile agent systems.^ The methodology was defined from two essential parts of software architecture: a formalism to define the architectural models and an analysis method to formally verify system properties. The formalism is two-layer Predicate/Transition (PrT) nets extended with dynamic channels, and the analysis method is a hierarchical approach to verify models on different levels. The two-layer modeling formalism smoothly transforms physical models of mobile agent systems into their architectural models. Dynamic channels facilitate the synchronous communication between nets, and they naturally capture the dynamic architecture configuration and agent mobility of mobile agent systems. Component properties are verified based on transformed individual components, system properties are checked in a simplified system model, and interaction properties are analyzed on models composing from involved nets. Based on the formalism and the analysis method, this researcher formally modeled and analyzed a software architecture of mobile agent systems, and designed an architectural model of a medical information processing system based on mobile agents. The model checking tool SPIN was used to verify system properties such as reachability, concurrency and safety of the medical information processing system. ^ From successful modeling and analyzing the software architecture of mobile agent systems, the conclusion is that PrT nets extended with channels are a powerful tool to model mobile agent systems, and the hierarchical analysis method provides a rigorous foundation for the modeling tool. The hierarchical analysis method not only reduces the complexity of the analysis, but also expands the application scope of model checking techniques. The results of formally modeling and analyzing the software architecture of the medical information processing system show that model checking is an effective and an efficient way to verify software architecture. Moreover, this system shows a high level of flexibility, efficiency and low cost of mobile agent technologies. ^

D3M: multicast listener mobility support mechanisms over distributed mobility anchoring architectures

The explosion in mobile data traffic is a driver for future network operator technologies, given its large potential to affect both network performance and generated revenue. The concept of distributed mobility management (DMM) has emerged in order to overcome efficiency-wise limitations in centralized mobility approaches, proposing not only the distribution of anchoring functions but also dynamic mobility activation sensitive to the applications needs. Nevertheless, there is not an acceptable solution for IP multicast in DMM environments, as the first proposals based on MLD Proxy are prone to tunnel replication problem or service disruption. We propose the application of PIM-SM in mobility entities as an alternative solution for multicast support in DMM, and introduce an architecture enabling mobile multicast listeners support over distributed anchoring frameworks in a network-efficient way. The architecture aims at providing operators with flexible options to provide multicast mobility, supporting three modes: the first one introduces basic IP multicast support in DMM; the second improves subscription time through extensions to the mobility protocol, obliterating the dependence on MLD protocol; and the third enables fast listener mobility by avoiding potentially slow multicast tree convergence latency in larger infrastructures, by benefiting from mobility tunnels. The different modes were evaluated by mathematical analysis regarding disruption time and packet loss during handoff against several parameters, total and tunneling packet delivery cost, and regarding packet and signaling overhead.

Playing for Real: Designing Alternate Reality Games in Learning Contexts

Alternate Reality Game (ARG) represent a new genre of transmedia practice where players hunt for scattered clues, make sense of disparate information, and solve puzzles to advance an ever-evolving storyline. Players participate in ARGs using multiple communications technologies, ranging from print materials to mobile devices. However, many interaction design challenges must be addressed to weave these everyday communication tools together into an immersive, participatory experience. Transmedia design is not an everyday process. Designers must create and connect story bits across multiple media (video, audio, text) and multiple platforms (phones, computers, physical spaces). Furthermore, they must engage with players of varying skill levels. Few studies to-date have explored the design process of ARGs in learning contexts. Fewer still have focused on challenges involved in designing for youth (13-17 years old). In this study, I explore the process of designing ARGs as vehicles for promoting information literacy and participatory culture for adolescents (13-17 years old). Two ARG design scenarios, distinguished by target learning environment (formal and informal context) and target audience (adolescents), comprise the two cases that I examine. Through my analysis of these two design cases, I articulate several unique challenges faced by designers who create interactive, transmedia stories for – and with – youth. Drawing from these design challenges, I derive a repertoire of design strategies that future designers and researchers may use to create and implement ARGs for teens in learning contexts. In particular, I propose a narrative design framework that allows for the categorization of ARGs as storytelling constructs that lie along a continuum of participation and interaction. The framework can serve as an analytic tool for researchers and a guide for designers. In addition, I establish a framework of social roles that designers may employ to craft transmedia narratives before live launch and to promote and scaffold player participation after play begins. Overall, the contributions of my study include theoretical insights that may advance our understanding of narrative design and analysis as well as more practical design implications for designers and practitioners seeking to incorporate transmedia features into learning experiences that target youth.

Evaluation of Adaptive Genetic Algorithm to Environmental Modeling of Peponapis and Cucurbita

This paper presents a free software tool that supports the next-generation Mobile Communications, through the automatic generation of models of components and electronic devices based on neural networks. This tool enables the creation, training, validation and simulation of the model directly from measurements made on devices of interest, using an interface totally oriented to non-experts in neural models. The resulting model can be exported automatically to a traditional circuit simulator to test different scenarios.

Modeling the optical constants of GaP, InP, and InAs

An extension of the Adachi model with the adjustable broadening function, instead of the Lorentzian one, is employed to model the optical constants of GaP, InP, and InAs. Adjustable broadening is modeled by replacing the damping constant with the frequency-dependent expression. The improved flexibility of the model enables achieving an excellent agreement with the experimental data. The relative rms errors obtained for the refractive index equal 1.2% for GaP, 1.0% for InP, and 1.6% for InAs. (C) 1999 American Institute of Physics. [S0021-8979(99)05807-7].

Evaluating design proposals for complex systems with work domain analysis

In this paper we propose a new framework for evaluating designs based on work domain analysis, the first phase of cognitive work analysis. We develop a rationale for a new approach to evaluation by describing the unique characteristics of complex systems and by showing that systems engineering techniques only partially accommodate these characteristics. We then present work domain analysis as a complementary framework for evaluation. We explain this technique by example by showing how the Australian Defence Force used work domain analysis to evaluate design proposals for a new system called Airborne Early Warning and Control. This case study also demonstrates that work domain analysis is a useful and feasible approach that complements standard techniques for evaluation and that promotes a central role for human factors professionals early in the system design and development process. Actual or potential applications of this research include the evaluation of designs for complex systems.

Investigations into a power-combining structure using a reflect array of dual-feed aperture-coupled microstrip patch antennas

This paper details an investigation of a power combiner that uses a reflect array of dual-feed aperture-coupled microstrip patch antennas and a corporate-fed dual-polarized array as a signal distributing/combining device. In this configuration, elements of the reflect array receive a linearly polarized wave and retransmit it with an orthogonal polarization using variable-length sections of microstrip lines connecting receive and transmit ports. By applying appropriate lengths of these delay lines, the array focuses the transmitted wave onto the feed array. The operation of the combiner is investigated for a small-size circular reflect array for the cases of -3 dB, -6 dB and -10 dB edge illumination by the 2 x 2-element dual-polarized array.

Rural lines of flight: Telecommunications and post-metro dreaming

Information and communications technologies hold a prominent place in the cultural imagination of many people living outside the Australian metropolis, especially recent émigrés. A vision of a wired pastoral conjures up the possibilities of city work, connections and pleasures accompanying the flight to the country. Such aspirations have given a twist to one of the great topos of Australian post-invasion communications history, communications ameliorating the perceived isolation in the bush. This article examines important changes to rural telecommunications in the 1990s coinciding with post-metro dreaming and digital convergence, namely the rise of local telecommunications. Neo-Foucauldian accounts of citizenship hold some promise for explaining the criss-cross of tangled lines of flight in regional communications in the twenty-first century: emergent subjectivities, utopian digital modes of becoming, new politics of infrastructure, reconfigured relationships among state, market and citizen.

SAR calculation using FDTD simulations

The main intend of this work, is to determinate the Specific Absorption Rate (SAR) on human head tissues exposed to radiation caused by sources of 900 and 1800MHz, since those are the typical frequencies for mobile communications systems nowadays. In order to determinate the SAR, has been used the FDTD (Finite Difference Time Domain), which is a numeric method in time domain, obtained from the Maxwell equations in differential mode. In order to do this, a computational model from the human head in two dimensions made with cells of the smallest possible size was implemented, respecting the limits from computational processing. It was possible to verify the very good efficiency of the FDTD method in the resolution of those types of problems.

WPAC: wireless payment and access control: dispositivos móveis no pagamento de serviços e controlo de acessos

A rápida evolução dos dispositivos móveis e das tecnologias de comunicação sem fios transformou o telemóvel num poderoso dispositivo de computação móvel. A necessidade de estar sempre contactável, comum à civilização moderna, tem aumentado a dependência deste dispositivo, sendo transportado pela maioria das pessoas num ambiente urbano e assumindo um papel talvez mais importante que a própria carteira. A ubiquidade e capacidade de computação dos telemóveis aumentam o interesse no desenvolvimento de serviços móveis, além de tradicionais serviços de voz. Um telemóvel pode em breve tornar-se um elemento activo nas nossas tarefas diárias, servindo como um instrumento de pagamento e controlo de acessos, proporcionando assim novas interfaces para serviços existentes. A unificação de vários serviços num único dispositivo é um desafio que pode simplificar a nossa rotina diária e aumentar o conforto, no limite deixaremos de necessitar de dinheiro físico, cartões de crédito ou débito, chaves de residência e de veículos automóveis, ou inclusive documentos de identificação como bilhetes de identidade ou passaportes. O interesse demonstrado pelos intervenientes, desde os fabricantes de telemóveis e operadores de rede móvel até às instituições financeiras, levaram ao aparecimento de múltiplas soluções de serviços móveis. Porém estas soluções respondem geralmente a problemas específicos, apenas contemplando um fornecedor de serviços ou uma determinada operação de pagamento, como seja a compra de bilhetes ou pagamento de estacionamento. Estas soluções emergentes consistem também tipicamente em especificações fechadas e protocolos proprietários. A definição de uma arquitectura genérica, aberta interoperável e extensível é necessária para que os serviços móveis possam ser adoptados de uma forma generalizada por diferentes fornecedores de serviços e para diversos tipos de pagamento. A maior parte das soluções actuais de pagamento móvel depende de comunicações através da rede móvel, algumas utilizam o telemóvel apenas como uma interface de acesso à internet enquanto outras possibilitam o envio de um SMS (Short Message Service) para autorizar uma transacção, o que implica custos de comunicação em todas as operações de pagamento. Este custo de operação torna essas soluções inadequadas para a realização de micropagamentos e podem por isso ter uma aceitação limitada por parte dos clientes. As soluções existentes focam-se maioritariamente em pagamentos à distância, não tirando partido das características do pagamento presencial e não oferecendo por isso uma verdadeira alternativa ao modelo actual de pagamento com cartões de crédito/débito. As capacidades computacionais dos telemóveis e suporte de diversos protocolos de comunicação sem fio local não têm sido aproveitadas, vendo o telemóvel apenas como um terminal GSM (Global System for Mobile Communications) e não oferecendo serviços adicionais como seja a avaliação dinâmica de risco ou controlo de despesas. Esta dissertação propõe e valida, através de um demonstrador, uma aquitectua aberta para o pagamento e controlo de acesso baseado em dispositivos móveis, intitulada WPAC (Wireless Payment and Access Control). Para chegar à solução apresentada foram estudadas outras soluções de pagamento, desde o aparecimento dos cartões de débito até a era de pagamentos electrónicos móveis, passando pelas soluções de pagamento através da internet. As capacidades dos dispositivos móveis, designadamente os telemóveis, e tecnologias de comunicação sem fios foram também analisadas a fim de determinar o estado tecnológico actual. A arquitectura WPAC utiliza padrões de desenho utilizados pela indústria em soluções de sucesso, a utilização de padrões testados e a reutilização de soluções com provas dadas permite aumentar a confiança nesta solução, um destes exemplos é a utilização de uma infra-estrutura de chave pública para o estabelecimento de um canal de comunicação seguro. Esta especificação é uma arquitectura orientada aos serviços que utiliza os Web Services para a definição do contracto do serviço de pagamento. A viabilidade da solução na orquestração de um conjunto de tecnologias e a prova de conceito de novas abordagens é alcançada com a construção de um protótipo e a realização de testes. A arquitectura WPAC possibilita a realização de pagamentos móveis presenciais, isto é, junto do fornecedor de bens ou serviços, seguindo o modelo de pagamento com cartões de crédito/débito no que diz respeito aos intervenientes e relações entre eles. Esta especificação inclui como aspecto inovador a avaliação dinâmica de risco, que utiliza o valor do pagamento, a existência de pagamentos frequentes num período curto de tempo, e a data, hora e local do pagamento como factores de risco; solicitando ao cliente o conjunto de credenciais adequado ao risco avaliado, desde códigos pessoais a dados biométricos. É também apresentada uma alternativa ao processo normal de pagamento, que apesar de menos cómoda permite efectuar pagamentos quando não é possível estabelecer um canal de comunicação sem fios, aumentando assim a tolerância a falhas. Esta solução não implica custos de operação para o cliente na comunicação com o ponto de venda do comerciante, que é realizada através de tecnologias de comunicação local sem fios, pode ser necessária a comunicação através da rede móvel com o emissor do agente de pagamento para a actualização do agente de software ou de dados de segurança, mas essas transmissões são ocasionais. O modelo de segurança recorre a certificados para autenticação dos intervenientes e a uma infra-estrutura de chave pública para cifra e assinatura de mensagens. Os dados de segurança incluídos no agente de software móvel, para desabilitar a cópia ou corrupção da aplicação mas também para a comparação com as credenciais inseridas pelo cliente, devem igualmente ser encriptados e assinados de forma a garantir a sua confidencialidade e integridade. A arquitectura de pagamento utiliza o standard de Web Services, que é amplamente conhecido, aberto e interoperável, para definição do serviço de pagamento. Existem extensões à especificação de Web Services relativas à segurança que permitem trocar itens de segurança e definem o modo de cifra e assinatura de mensagens, possibilitando assim a sua utilização em aplicações que necessitem de segurança como é o caso de serviços de pagamento e controlo de acesso. O contracto de um Web Service define o modo de invocação dos serviços, transmissão de informação e representação de dados, sendo normalmente utilizado o protocolo SOAP que na prática não é mais que um protocolo de troca de mansagens XML (eXtensible Markup Language). O envio e recepção de mensagens XML; ou seja, a transmissão de simples sequências de caracteres, é suportado pela maioria dos protocolos de comunicação, sendo portanto uma solução abrangente que permite a adopção de diversas tecnologias de comunicação sem fios. O protótipo inclui um agente de software móvel, implementado sobre a forma de uma MIDlet, aplicação Java para dispositivos móveis, que implementa o protocolo de pagamento comunicando sobre uma ligação Bluetooth com o ponto de venda do comerciante, simulado por uma aplicação desenvolvida sobre a plataforma .NET e que por isso faz prova da heterogeneidade da solução. A comunicação entre o comerciante e o seu banco para autorização do pagamento e transferência monetária utiliza o protocolo existente para a autorização de pagamentos, com base em cartões de crédito/débito. A definição desta especificação aberta e genérica em conjunto com o forte interesse demonstrado pelos intervenientes, proporciona uma boa perspectiva em termos de adopção da solução, o que pode impulsionar a implementação de serviços móveis e dessa forma simplificar as rotinas diárias das pessoas. Soluções móveis de pagamento reduzem a necessidade de transportar vários cartões de crédito/débito na nossa carteira. A avaliação dinâmica de risco permite aumentar a segurança dos pagamentos, com a solicitação de mais credenciais ao cliente para pagamentos com um maior risco associado, sendo um ponto importante quer para os clientes quer para as instituições financeiras pois diminui o risco de fraude e aumenta a confiança no sistema. Esta solução de pagamento electrónico pode também facilitar a consulta de pagamentos efectuados e saldos, mantendo um histórico dos movimentos, o que não é possível nos cartões de crédito/débito sem uma visita a uma ATM (Automated Teller Machine) ou utilização de homebanking.

Planeamento e otimização de femto-células em ambiente empresarial

O objetivo deste trabalho consiste em avaliar as capacidades das femto-células, no âmbito do planeamento e otimização de redes Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) instaladas no interior de edifícios num ambiente empresarial. A avaliação será feita através do estudo da tecnologia das femto-células, e do planeamento efetuado num cenário real onde, através do desenvolvimento e teste de um conjunto parametrizações, será avaliado o funcionamento das femto-células assim como forma de otimizar o seu desempenho. O estudo realizado permitiu identificar um conjunto de características que as femto-células partilham com as Self-Organizing Networks (SON), como a auto-configuração, auto-otimização de parâmetros rádio, ajuste dinâmico da área de cobertura, atribuição automática de Scrambling Codes (SC) e da frequência da portadora, criação automática de relações de vizinhança, entre outras, que permitem facilitar o processo de planeamento e otimização de redes móveis UMTS. Recorrendo a um cenário empresarial real, foi efetuado um planeamento celular indoor de raiz, através do qual foi possível testar o funcionamento da algumas das principais funções das femto-células, nomeadamente a capacidade de ajuste dinâmico da área de cobertura. Foi também avaliado o funcionamento de um grupo co-localizado de femto-células, onde foi possível testar parametrizações com o objetivo de melhorar o processo de handover entre as femto-células do grupo, e entre estas e a rede macro Global System for Mobile Communications (GSM). A avaliação de cada um de cada uma das parametrizações testada, é efetuada a partir das medidas recolhidas no terreno, recorrendo à ferramenta TEMS® Investigation, assim como aos Key Performance Indicators (KPIs) que as femto-células disponibilizam. Os resultados obtidos mostram o benefício da utilização das femto-células num ambiente empresarial real, assim como os eventuais problemas e desafios que podem surguir do planeamento celular indoor recorrendo à tecnologia das femto-células, sendo apresentada a parametrização que permite obter o melhor desempenho da rede instalada.

Antena multi-banda para comunicações móveis

O desenvolvimento dos sistemas de comunicações móveis tem vindo a ser cada vez maior, fazendo com que os sistemas funcionem em várias bandas de operação. Neste sentido, surge a necessidade de desenvolver antenas que superem aquelas já existentes, ao nível das suas propriedades electromagnéticas, para que os sistemas apresentem uma maior qualidade e possam corresponder às exigências inerentes ao desenvolvimento das sociedades. O objectivo desta dissertação de Mestrado é dimensionar, construir e medir uma antena multi-banda para comunicações móveis, com base em estruturas EBG (Electromagnetic Band-Gap) que melhorem o comportamento electromagnético daquelas já existentes, para a banda de frequências de 2.4 GHz e de 5.2 GHz. Começa-se por fazer-se um estudo acerca do estado da arte de estruturas EBG, muito utilizadas em várias áreas, nomeadamente a área das antenas, área sobre a qual esta dissertação assenta. Posteriormente é feita uma breve introdução às antenas microstrip, particularizando de seguida para antenas PIFA e as suas características. Posteriormente é feito o estudo de uma antena PIFA, com e sem a influência de estruturas EBG, para as bandas de 2.4 GHz e 5.2 GHz. Posteriormente são apresentados e comparados resultados das várias antenas. Da análise desses resultados, verifica-se que é possível obter uma antena de baixo perfil com a utilização de estruturas EBG como plano de massa. Além disso, verifica-se também que é possível diminuir a radiação traseira e aumentar a largura de banda. Finalmente, são apresentadas algumas conclusões e várias propostas de trabalho futuro.