An object-oriented neural network approach to short-term traffic forecasting

This paper discusses an object-oriented neural network model that was developed for predicting short-term traffic conditions on a section of the Pacific Highway between Brisbane and the Gold Coast in Queensland, Australia. The feasibility of this approach is demonstrated through a time-lag recurrent network (TLRN) which was developed for predicting speed data up to 15 minutes into the future. The results obtained indicate that the TLRN is capable of predicting speed up to 5 minutes into the future with a high degree of accuracy (90-94%). Similar models, which were developed for predicting freeway travel times on the same facility, were successful in predicting travel times up to 15 minutes into the future with a similar degree of accuracy (93-95%). These results represent substantial improvements on conventional model performance and clearly demonstrate the feasibility of using the object-oriented approach for short-term traffic prediction. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

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.

Using a prioritized medium access control protocol for incrementally obtaining an interpolation of sensor readings

This paper addresses sensor network applications which need to obtain an accurate image of physical phenomena and do so with a high sampling rate in both time and space. We present a fast and scalable approach for obtaining an approximate representation of all sensor readings at high sampling rate for quickly reacting to critical events in a physical environment. This approach is an improvement on previous work in that after the new approach has undergone a startup phase then the new approach can use a very small sampling period.

Towards a flexible and dynamic replication control for distributed real-time embedded systems with QoS interdependencies

Replication is a proven concept for increasing the availability of distributed systems. However, actively replicating every software component in distributed embedded systems may not be a feasible approach. Not only the available resources are often limited, but also the imposed overhead could significantly degrade the system's performance. The paper proposes heuristics to dynamically determine which components to replicate based on their significance to the system as a whole, its consequent number of passive replicas, and where to place those replicas in the network. The results show that the proposed heuristics achieve a reasonably higher system's availability than static offline decisions when lower replication ratios are imposed due to resource or cost limitations. The paper introduces a novel approach to coordinate the activation of passive replicas in interdependent distributed environments. The proposed distributed coordination model reduces the complexity of the needed interactions among nodes and is faster to converge to a globally acceptable solution than a traditional centralised approach.

Flexible and dynamic replication control for interdependent distributed real-time embedded systems

Replication is a proven concept for increasing the availability of distributed systems. However, actively replicating every software component in distributed embedded systems may not be a feasible approach. Not only the available resources are often limited, but also the imposed overhead could significantly degrade the system’s performance. This paper proposes heuristics to dynamically determine which components to replicate based on their significance to the system as a whole, its consequent number of passive replicas, and where to place those replicas in the network. The activation of passive replicas is coordinated through a fast convergence protocol that reduces the complexity of the needed interactions among nodes until a new collective global service solution is determined.

Land use / land cover change detection: an object oriented approach, Münster, Germany

Dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies

Mobile device-to-device distributed computing using data sets

The rapidly increasing computing power, available storage and communication capabilities of mobile devices makes it possible to start processing and storing data locally, rather than offloading it to remote servers; allowing scenarios of mobile clouds without infrastructure dependency. We can now aim at connecting neighboring mobile devices, creating a local mobile cloud that provides storage and computing services on local generated data. In this paper, we describe an early overview of a distributed mobile system that allows accessing and processing of data distributed across mobile devices without an external communication infrastructure. Copyright © 2015 ICST.

Exploring distributed computing tools through data mining tasks

Harnessing idle PCs CPU cycles, storage space and other resources of networked computers to collaborative are mainly fixated on for all major grid computing research projects. Most of the university computers labs are occupied with the high puissant desktop PC nowadays. It is plausible to notice that most of the time machines are lying idle or wasting their computing power without utilizing in felicitous ways. However, for intricate quandaries and for analyzing astronomically immense amounts of data, sizably voluminous computational resources are required. For such quandaries, one may run the analysis algorithms in very puissant and expensive computers, which reduces the number of users that can afford such data analysis tasks. Instead of utilizing single expensive machines, distributed computing systems, offers the possibility of utilizing a set of much less expensive machines to do the same task. BOINC and Condor projects have been prosperously utilized for solving authentic scientific research works around the world at a low cost. In this work the main goal is to explore both distributed computing to implement, Condor and BOINC, and utilize their potency to harness the ideal PCs resources for the academic researchers to utilize in their research work. In this thesis, Data mining tasks have been performed in implementation of several machine learning algorithms on the distributed computing environment.

Medium access control messaging scheme for cognitive radio networks

Los sistemas de radio cognitivos son una solución a la deficiente distribución del espectro inalámbrico de frecuencias. Usando acceso dinámico al medio, los usuarios secundarios pueden comunicarse en canales de frecuencia disponibles, mientras los usuarios asignados no están usando dichos canales. Un buen sistema de mensajería de control es necesario para que los usuarios secundarios no interfieran con los usuarios primarios en las redes de radio cognitivas. Para redes en donde los usuarios son heterogéneos en frecuencia, es decir, no poseen los mismos canales de frecuencia para comunicarse, el grupo de canales utilizado para transmitir información de control debe elegirse cuidadosamente. Por esta razón, en esta tesis se estudian las ideas básicas de los esquemas de mensajería de control usados en las redes de radio cognitivas y se presenta un esquema adecuado para un control adecuado para usuarios heterogéneos en canales de frecuencia. Para ello, primero se presenta una nueva taxonomía para clasificar las estrategias de mensajería de control, identificando las principales características que debe cumplir un esquema de control para sistemas heterogéneos en frecuencia. Luego, se revisan diversas técnicas matemáticas para escoger el mínimo número de canales por los cuales se transmite la información de control. Después, se introduce un modelo de un esquema de mensajería de control que use el mínimo número de canales y que utilice las características de los sistemas heterogéneos en frecuencia. Por último, se comparan diversos esquemas de mensajería de control en términos de la eficiencia de transmisión.

Object-oriented Bayesian networks for evaluating DIP-STR profiling results from unbalanced DNA mixtures.

The genetic characterization of unbalanced mixed stains remains an important area where improvement is imperative. In fact, with current methods for DNA analysis (Polymerase Chain Reaction with the SGM Plus™ multiplex kit), it is generally not possible to obtain a conventional autosomal DNA profile of the minor contributor if the ratio between the two contributors in a mixture is smaller than 1:10. This is a consequence of the fact that the major contributor's profile 'masks' that of the minor contributor. Besides known remedies to this problem, such as Y-STR analysis, a new compound genetic marker that consists of a Deletion/Insertion Polymorphism (DIP), linked to a Short Tandem Repeat (STR) polymorphism, has recently been developed and proposed elsewhere in literature [1]. The present paper reports on the derivation of an approach for the probabilistic evaluation of DIP-STR profiling results obtained from unbalanced DNA mixtures. The procedure is based on object-oriented Bayesian networks (OOBNs) and uses the likelihood ratio as an expression of the probative value. OOBNs are retained in this paper because they allow one to provide a clear description of the genotypic configuration observed for the mixed stain as well as for the various potential contributors (e.g., victim and suspect). These models also allow one to depict the assumed relevance relationships and perform the necessary probabilistic computations.

On the computational security of a distributed key distribution scheme

In a distributed key distribution scheme, a set of servers helps a set of users in a group to securely obtain a common key. Security means that an adversary who corrupts some servers and some users has no information about the key of a noncorrupted group. In this work, we formalize the security analysis of one such scheme which was not considered in the original proposal. We prove the scheme is secure in the random oracle model, assuming that the Decisional Diffie-Hellman (DDH) problem is hard to solve. We also detail a possible modification of that scheme and the one in which allows us to prove the security of the schemes without assuming that a specific hash function behaves as a random oracle. As usual, this improvement in the security of the schemes is at the cost of an efficiency loss.

Analysis of warm season thunderstorms using an object-oriented tracking method based on radar and total lightning data

Monitoring thunderstorms activity is an essential part of operational weather surveillance given their potential hazards, including lightning, hail, heavy rainfall, strong winds or even tornadoes. This study has two main objectives: firstly, the description of a methodology, based on radar and total lightning data to characterise thunderstorms in real-time; secondly, the application of this methodology to 66 thunderstorms that affected Catalonia (NE Spain) in the summer of 2006. An object-oriented tracking procedure is employed, where different observation data types generate four different types of objects (radar 1-km CAPPI reflectivity composites, radar reflectivity volumetric data, cloud-to-ground lightning data and intra-cloud lightning data). In the framework proposed, these objects are the building blocks of a higher level object, the thunderstorm. The methodology is demonstrated with a dataset of thunderstorms whose main characteristics, along the complete life cycle of the convective structures (development, maturity and dissipation), are described statistically. The development and dissipation stages present similar durations in most cases examined. On the contrary, the duration of the maturity phase is much more variable and related to the thunderstorm intensity, defined here in terms of lightning flash rate. Most of the activity of IC and CG flashes is registered in the maturity stage. In the development stage little CG flashes are observed (2% to 5%), while for the dissipation phase is possible to observe a few more CG flashes (10% to 15%). Additionally, a selection of thunderstorms is used to examine general life cycle patterns, obtained from the analysis of normalized (with respect to thunderstorm total duration and maximum value of variables considered) thunderstorm parameters. Among other findings, the study indicates that the normalized duration of the three stages of thunderstorm life cycle is similar in most thunderstorms, with the longest duration corresponding to the maturity stage (approximately 80% of the total time).

Object-Oriented Modelling of Multilayer Networks

Tämä diplomityökuuluu tietoliikenneverkkojen suunnittelun tutkimukseen ja pohjimmiltaan kohdistuu verkon mallintamiseen. Tietoliikenneverkkojen suunnittelu on monimutkainen ja vaativa ongelma, joka sisältää mutkikkaita ja aikaa vieviä tehtäviä. Tämä diplomityö esittelee ”monikerroksisen verkkomallin”, jonka tarkoitus on auttaa verkon suunnittelijoita selviytymään ongelmien monimutkaisuudesta ja vähentää verkkojen suunnitteluun kuluvaa aikaa. Monikerroksinen verkkomalli perustuu yleisille objekteille, jotka ovat yhteisiä kaikille tietoliikenneverkoille. Tämä tekee mallista soveltuvan mielivaltaisille verkoille, välittämättä verkkokohtaisista ominaisuuksista tai verkon toteutuksessa käytetyistä teknologioista. Malli määrittelee tarkan terminologian ja käyttää kolmea käsitettä: verkon jakaminen tasoihin (plane separation), kerrosten muodostaminen (layering) ja osittaminen (partitioning). Nämä käsitteet kuvataan yksityiskohtaisesti tässä työssä. Monikerroksisen verkkomallin sisäinen rakenne ja toiminnallisuus ovat määritelty käyttäen Unified Modelling Language (UML) -notaatiota. Tämä työ esittelee mallin use case- , paketti- ja luokkakaaviot. Diplomityö esittelee myös tulokset, jotka on saatu vertailemalla monikerroksista verkkomallia muihin verkkomalleihin. Tulokset osoittavat, että monikerroksisella verkkomallilla on etuja muihin malleihin verrattuna.