Classification of breast masses using a committee machine of artificial neural networks

This work proposes a new approach using a committee machine of artificial neural networks to classify masses found in mammograms as benign or malignant. Three shape factors, three edge-sharpness measures, and 14 texture measures are used for the classification of 20 regions of interest (ROIs) related to malignant tumors and 37 ROIs related to benign masses. A group of multilayer perceptrons (MLPs) is employed as a committee machine of neural network classifiers. The classification results are reached by combining the responses of the individual classifiers. Experiments involving changes in the learning algorithm of the committee machine are conducted. The classification accuracy is evaluated using the area A. under the receiver operating characteristics (ROC) curve. The A, result for the committee machine is compared with the A, results obtained using MLPs and single-layer perceptrons (SLPs), as well as a linear discriminant analysis (LDA) classifier Tests are carried out using the student's t-distribution. The committee machine classifier outperforms the MLP SLP, and LDA classifiers in the following cases: with the shape measure of spiculation index, the A, values of the four methods are, in order 0.93, 0.84, 0.75, and 0.76; and with the edge-sharpness measure of acutance, the values are 0.79, 0.70, 0.69, and 0.74. Although the features with which improvement is obtained with the committee machines are not the same as those that provided the maximal value of A(z) (A(z) = 0.99 with some shape features, with or without the committee machine), they correspond to features that are not critically dependent on the accuracy of the boundaries of the masses, which is an important result. (c) 2008 SPIE and IS&T.

A motivação da aprendizagem de um instrumento musical em alunos do ensino básico articulado sob a perspectiva da teoria da auto-determinação no Conservatório Regional de Setúbal: relatório de estágio

O presente relatório, no âmbito da obtenção do grau de Mestre no Ensino da Música, na Escola Superior de Música de Lisboa, descreve o estágio efectuado no Conservatório Regional de Setúbal e analisa a prática pedagógica do professor através de três alunos de violino e viola d´arco de níveis diferentes: Iniciação (violino); 4º grau, Ensino Básico (viola d´arco) e 7º grau, Ensino Secundário (viola d´arco). São descritas e analisadas as práticas pedagógicas desenvolvidas com base na filosofia do Método Suzuki e na Teoria da Auto-­determinação de Edward L. Deci e Richard M. Ryan. O objectivo fundamental do processo de ensino-­ aprendizagem é a criação de condições para que os alunos se motivem autonomamente e atinjam níveis altos de motivação intrínseca (Teoria da Auto-­determinação), e que se tornem bons instrumentistas e melhores seres humanos (Método Suzuki).

Híper-heurísticas com aprendizagem

A otimização nos sistemas de suporte à decisão atuais assume um carácter fortemente interdisciplinar relacionando-se com a necessidade de integração de diferentes técnicas e paradigmas na resolução de problemas reais complexos, sendo que a computação de soluções ótimas em muitos destes problemas é intratável. Os métodos de pesquisa heurística são conhecidos por permitir obter bons resultados num intervalo temporal aceitável. Muitas vezes, necessitam que a parametrização seja ajustada de forma a permitir obter bons resultados. Neste sentido, as estratégias de aprendizagem podem incrementar o desempenho de um sistema, dotando-o com a capacidade de aprendizagem, por exemplo, qual a técnica de otimização mais adequada para a resolução de uma classe particular de problemas, ou qual a parametrização mais adequada de um dado algoritmo num determinado cenário. Alguns dos métodos de otimização mais usados para a resolução de problemas do mundo real resultaram da adaptação de ideias de várias áreas de investigação, principalmente com inspiração na natureza - Meta-heurísticas. O processo de seleção de uma Meta-heurística para a resolução de um dado problema é em si um problema de otimização. As Híper-heurísticas surgem neste contexto como metodologias eficientes para selecionar ou gerar heurísticas (ou Meta-heurísticas) na resolução de problemas de otimização NP-difícil. Nesta dissertação pretende-se dar uma contribuição para o problema de seleção de Metaheurísticas respetiva parametrização. Neste sentido é descrita a especificação de uma Híperheurística para a seleção de técnicas baseadas na natureza, na resolução do problema de escalonamento de tarefas em sistemas de fabrico, com base em experiência anterior. O módulo de Híper-heurística desenvolvido utiliza um algoritmo de aprendizagem por reforço (QLearning), que permite dotar o sistema da capacidade de seleção automática da Metaheurística a usar no processo de otimização, assim como a respetiva parametrização. Finalmente, procede-se à realização de testes computacionais para avaliar a influência da Híper- Heurística no desempenho do sistema de escalonamento AutoDynAgents. Como conclusão genérica, é possível afirmar que, dos resultados obtidos é possível concluir existir vantagem significativa no desempenho do sistema quando introduzida a Híper-heurística baseada em QLearning.

Introducing numerical analysis tools in engineering: a Scilab user case in electronics course

Software tools in education became popular since the widespread of personal computers. Engineering courses lead the way in this development and these tools became almost a standard. Engineering graduates are familiar with numerical analysis tools but also with simulators (e.g. electronic circuits), computer assisted design tools and others, depending on the degree. One of the main problems with these tools is when and how to start use them so that they can be beneficial to students and not mere substitutes for potentially difficult calculations or design. In this paper a software tool to be used by first year students in electronics/electricity courses is presented. The growing acknowledgement and acceptance of open source software lead to the choice of an open source software tool – Scilab, which is a numerical analysis tool – to develop a toolbox. The toolbox was developed to be used as standalone or integrated in an e-learning platform. The e-learning platform used was Moodle. The first approach was to assess the mathematical skills necessary to solve all the problems related to electronics and electricity courses. Analysing the existing circuit simulators software tools, it is clear that even though they are very helpful by showing the end result they are not so effective in the process of the students studying and self learning since they show results but not intermediate steps which are crucial in problems that involve derivatives or integrals. Also, they are not very effective in obtaining graphical results that could be used to elaborate reports and for an overall better comprehension of the results. The developed tool was based on the numerical analysis software Scilab and is a toolbox that gives their users the opportunity to obtain the end results of a circuit analysis but also the expressions obtained when derivative and integrals calculations, plot signals, obtain vector diagrams, etc. The toolbox runs entirely in the Moodle web platform and provides the same results as the standalone application. The students can use the toolbox through the web platform (in computers where they don't have installation privileges) or in their personal computers by installing both the Scilab software and the toolbox. This approach was designed for first year students from all engineering degrees that have electronics/electricity courses in their curricula.

Designing video lectures for MOOC

Educational videos differ from other teaching and learning technologies as they allow the benefit of using visual perception. Video lectures are not new to education, however with the use of innovative video technologies they can improve academic outcomes and extend the reach of education. They may offer extraordinary new experiences for higher education institutions (HEI). Through them lecturers can provide information and contents to students, and if used creatively, video lectures can become a powerful technological tool in education, inside and outside classrooms. Inside a classroom it can motivate students and improve topics’ debate and outside it is a good support for students’ self- learning. In some cases they can be used to work some subjects standing behind, but needed to support actual courses contents, that students do not remember (or were not even taught), opening an “in front to the past door” that backs students self-study. The student-educator dynamic is changing. Students are expecting exceptional instruction and educators are expecting students to be more and more well informed about subjects from online viewing.This article explores some of the potential benefits and challenges associated with the use of video lectures in the teaching and learning process at higher education. We will also discuss some thoughts and examples for the use of teaching materials to enhance student’s learning and try to understand how video can act as powerful and innovative to enlighten teaching and learning (note that unfortunately, sometimes, the opposite is happening).

Recursive neuro fuzzy techniques for online identification and control

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

Improvements on the KNN classifier

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Integrating data from heterogeneous DNA microarray platforms

DNA microarrays are one of the most used technologies for gene expression measurement. However, there are several distinct microarray platforms, from different manufacturers, each with its own measurement protocol, resulting in data that can hardly be compared or directly integrated. Data integration from multiple sources aims to improve the assertiveness of statistical tests, reducing the data dimensionality problem. The integration of heterogeneous DNA microarray platforms comprehends a set of tasks that range from the re-annotation of the features used on gene expression, to data normalization and batch effect elimination. In this work, a complete methodology for gene expression data integration and application is proposed, which comprehends a transcript-based re-annotation process and several methods for batch effect attenuation. The integrated data will be used to select the best feature set and learning algorithm for a brain tumor classification case study. The integration will consider data from heterogeneous Agilent and Affymetrix platforms, collected from public gene expression databases, such as The Cancer Genome Atlas and Gene Expression Omnibus.

FOSTER: facilitate open science training for european research

FOSTER aims to support different stakeholders, especially young researchers, in adopting open access in the context of the European Research Area (ERA) and in complying with the open access policies and rules of participation set out for Horizon 2020 (H2020). FOSTER establish a European-wide training programme on open access and open data, consolidating training activities at downstream level and reaching diverse disciplinary communities and countries in the ERA. The training programme includes different approaches and delivery options: elearning, blearning, self-learning, dissemination of training materials/contents, helpdesk, face-to-face training, especially training-the-trainers, summer schools, seminars, etc.

Experimentació a distància de la física per a enginyers (EDFE)

El laboratori de física és el lloc que permet apropar la Física i la seva realitat quotidiana, tant la tecnològica com la científica, a l'estudiantat mitjançant experiències i demostracions motivadores. En general, les pràctiques de laboratori se solen realitzar per parelles, encara que no necessàriament, propiciant un treball en equip. Ara bé, pensant en aquelles estudiantes i aquells estudiants que no poden seguir el calendari de sessions presencials establert, per raons justificables, s’ha generat un material docent innovador consistent en la filmació de vídeos d’algunes de les pràctiques que actualment s'estan duent a terme en el laboratori de Física de l'EPSEM. Les filmacions van acompanyades per uns tutorials que permeten introduir la pràctica i il·lustrar tots els conceptes teòrics que hi intervenen i algunes simulacions. A més, també hi ha disponible uns tests d'autoavaluació i d'avaluació que acreditin l'aprenentatge de l'estudiant. L’objectiu és procurar, a partir d’una experimentació virtual, minimitzar la manca d’adquisició d’algunes habilitats pròpies de l’experimentació real al laboratori. Els productes creats han estat inclosos en el web del Departament de Física Aplicada de la UPC a l'EPSEM, on es proporciona tot un conjunt d’eines i informacions pensades per facilitar una millor forma de treballar en un laboratori. En aquest web es poden trobar, les normes generals per a la realització de les pràctiques i per a l’elaboració dels informes preceptius, el guió i l’esquema del muntatge de cada experimentació, així com enllaços a webs relacionats amb la física, que poden resultar molt útils per a l’alumnat. El pas endavant que suposa el material desenvolupat, ampliable en un futur, és sens dubte una alternativa educativa complementaria per garantir una formació més integral de les nostres estudiantes i dels nostres estudiants, en correspondència amb l’esperit de fomentar l'autoaprenentatge que traspua el procés d'integració a l'EEES. Veure: http://www.epsem.upc.edu/~practiquesfisica/

Materials de construcció : de l'aula a l'obra : una experiència d'aprenentatge actiu en un entorn no presencial

L’estudi dels materials de construcció és una part fonamental de la formació de l’estudiantat en l’àmbit de la Enginyeria Civil. En aquest context, una part rellevant de les assignatures de Química de Materials i Materials de Construcció és aquella que fa referència als diversos mètodes d’assaig i procediments que ens permeten analitzar i estudiar les característiques d’un material. Per aquesta raó, és de gran importància que els alumnes puguin disposar d’unes determinades hores en les quals l’aprenentatge es realitza a través de la pràctica en el laboratori dels procediments estudiats a classe i la realització d’un informe posterior en el qual quedin reflectits els coneixements adquirits durant l’activitat en el laboratori. Malauradament, la realització de pràctiques en el laboratori du aparellades una sèrie de limitacions (espai, temps, utilització de reactius perillosos o instrumental sofisticat), que fan que el nombre d’activitats d’aquesta mena sigui necessàriament restringit. D'altra banda, l'estudi dels materials només es completa quan els coneixements adquirits a l'aula i al laboratori surten d'aquests àmbits i es confronten amb les situacions reals amb les quals es pot trobar un enginyer durant l'exercici de la seva professió. L'organització de visites a diverses instal·lacions al llarg del curs cobreix en part aquesta necessitat, tot i alguns inconvenients logístics (grups nombrosos, alumnes de mobilitat reduïda i altres). La finalitat d'aquest projecte ha estat posar en funcionament una dinàmica de treball que permeti a l'estudiantat aprofundir en el coneixement dels materials de construcció i el seu comportament en situacions reals amb les quals es trobarà en l'exercici de la seva professió. Aquesta metodologia es basa en l'ús de materials audiovisuals elaborats sota criteris d'adequació pedagògica i que responen a les demandes professionals del futur enginyer. Les possibilitats ofertes per un entorn virtual d'aprenentatge (tecnologia Moodle) permeten el disseny d'activitats que motivin l’autoaprenentatge de l’alumnat.

lntroducció de tècniques d'aprenentatge col·laboratiu en I'àmbit de bases de dades amb el suport de les tecnologies de la informació

Els canvi recents en els plans d’estudis de la UPC i la UOC tenen en compte el nou espai europeu d’educació superior (EEES). Una de les conseqüències directes a aquests canvis es la necessitat d'aprofitar i optimitzar el temps dedicat a les activitats d'aprenentatge que requereixen la participació activa de l’estudiant i que es realitzen de manera continuada durant el semestre. A més, I'EEES destaca la importància de les pràctiques, les relacions interpersonals i la capacitat per treballar en equip, suggerint la reducció de classes magistrals i l’augment d’activitats que fomentin tant el treball personal de l’estudiant com el cooperatiu. En l’àmbit de la docència informàtica d’assignatures de bases de dades el problema és especialment complex degut a que els enunciats de les proves no acostumen a tenir una solució única. Nosaltres hem desenvolupat una eina anomenada LEARN-SQL, l’objectiu de la qual és corregir automàticament qualsevol tipus de sentència SQL (consultes, actualitzacions, procediments emmagatzemats, disparadors, etc.) i discernir si la resposta aportada per l’estudiant és o no és correcta amb independència de la solució concreta que aquest proposi. D’aquesta manera potenciem l’autoaprenentatge i l’autoavaluació, fent possible la semi-presencialitat supervisada i facilitant l’aprenentatge individualitzat segons les necessitats de cada estudiant. Addicionalment, aquesta eina ajuda als professors a dissenyar les proves d’avaluació, permetent també la opció de revisar qualitativament les solucions aportades pels estudiants. Per últim, el sistema proporciona ajuda als estudiants per a que aprenguin dels seus propis errors, proporcionant retroalimentació de qualitat.

Estudi òptic dels minerals

El Grup Consolidat d’Innovació Docent de Mineralogia i òptica cristal·lina de la Universitat de Barcelona ha desenvolupat un CD interactiu que simula el funcionament d’un microscopi petrogràfic, per tal de facilitar a l’alumne un material d’autoaprenentatge, ha de servir per a reforçar els coneixements dels minerals formadors de roques en làmina prima. Aquest material te tres entrades diferents, en català, castellà i anglès. Cada mineral té una fitxa general amb les seves propietats òptiques i una complementaria amb les característiques cristal·logràfiques, camp d’estabilitat, diagrames de fases i característiques morfològiques del mineral a observar, les quals marquen els trets determinatius d’aquell mineral per tal de facilitar el seu reconeixement. Per tal de complementar les dades s’han introduït links directes amb la planes web: “webmineral” i “mindat” on hi ha les corresponents estructures i morfologies “interactives” de cadascun dels minerals que apareixen en el programa. En l’aplicació informàtica hi ha 169 filmacions corresponents a 43 dels principals minerals que formen les roques, una filmació correspon a la imatge només amb el polaritzador, i l'altre a la imatge amb el polaritzador més l'analitzador. Cadascuna d'aquestes imatges es presenta amb un gir de 360º; es pot aturar i després continuar girant, simulant el que veuríem al microscopi. D'aquesta manera es pot determinar el pleocroisme, la presència de macles, el color d'interferència i l'angle d'extinció.. S’ha intentat sempre que hi hagués diferents exemples d’un mateix mineral en diverses paragènesis. També s'incorpora una fitxa que l'usuari pot omplir amb les característiques texturals i òptiques del mineral agrupades segons les observacions que es fan, bé amb el polaritzador, amb el polaritzador i l'analitzador o bé amb les condicions específiques per veure la figura d'interferència i el signe òptic. Aquesta fitxa, un cop plena, es pot imprimir. En tot moment hi ha un menú d’ajuda on l’usuari pot remetre i fer la consulta adient per poder continuar.

Implementación de una metodología docente basada en las TIC y orientada al autoaprendizaje en asignaturas con un elevado contenido iconográfico en la Licenciatura de Veterinària de la UAB

La adaptación de los estudios universitarios al Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) pretende conseguir un nuevo modelo educativo basado en el aprendizaje activo del estudiante. En este sentido, las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs) pueden desempeñar un papel importante en la renovación de la metodología docente, y muy especialmente en asignaturas donde la carga iconográfica es fundamental, tal como ocurre en las Ciencias morfológicas y en algunas materias clínicas. En la Licenciatura en Veterinària de la UAB la carga presencial del alumno es muy elevada, lo que deja poco tiempo para el autoaprendizaje activo y el estudio autónomo. Para intentar paliar este problema, en nuestra Titulación se han elaborado en los últimos años diversos atlas y otros documentos virtuales cuyos contenidos didácticos están relacionados con materias como la Anatomía, Parasitología, Radiología y Anatomía Patológica. Estos materiales, algunos de los cuales ya están publicados on line en la plataforma Veterinària Virtual (http://quiro.uab.es), y que están a disposición de los estudiantes, posibilitan reducir en parte la carga presencial, sirven de ayuda en el proceso de enseñanza y aprendizaje, facilitan el aprendizaje no presencial, autónomo y activo y permiten la evaluación continuada, consiguiendo en definitiva un aumento del protagonismo del alumno en el proceso educativo, lo que constituye una de las metas de la adaptación al EEES. Los alumnos valoran muy positivamente la publicación on line de material educativo, ya que representa un recurso didáctico fácilmente disponible, de acceso permanente y de bajo coste económico. La duración del proyecto ha sido de dos años.

Aula matemàtica, 2a. part. : un projecte per a la millora de l'aprenentatge de les matemàtiques a la UAB

El projecte Aula Matemàtica consta de dues parts. 1. Elaborar un material d'autoaprenentatge en suport digital que cobreixi tots els temes de Matemàtiques de 1r. curs de les carreres de Ciències (Biologia, Química, etc.) i les Enginyeries. Aquest material, accessible des de qualsevol ordinador connectat a Internet, és una base de dades de problemes que els alumnes poden utilitzar per a treballar el temes explicats a classe, o be per cobrir deficiències a la seva formació pre-universitària. Al mateix temps, es poden realitzar exàmens, i els alumnes poden practicar amb els problemes d'examen. 2. Durant unes hores cada dia, oferir una (o diverses) aules d'informàtica al campus de la UAB amb presència de personal de suport (professors, o becaris de darrers cursos de matemàtiques o doctorat) per tal que els alumnes que vulguin (o necessitin) puguin practicar amb ajuda, i consultat els dubtes que tinguin. En la fase actual del projecte s’han fet les següents actuacions: 1. S’ha obert una aula d’informàtica amb suport de becaris a la facultat de Ciències, on a més de practicar els alumnes, s’han efectuat exàmens. 2. S’ha treballat en el programa per tal de fer-lo més amigable. 3. S’ha ampliat la base de problemes fins a 1450, i cobrir totes les assignatures de Matemàtiques i Estadística de 1r. curs de la facultat de Ciències i l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeries. 4. S’ha començat a treballar per a la utilització del programa a Secundària. 5. S’han fet avanços molt importants per tal d’incorporar problemes amb resposta oberta. 6. El programa és accessible des de qualsevol ordenador amb Internet.