Black Boxes and Abstraction or A quick run through how computers work

How we get from transistors through to logic gates to ALUs and memory to the stored program and the fetch execute cycle through to machine code and high level languages. Inspired by Tanenbaum's approach in "Structured Computer Organozation"

HOW FAR do WE GET USING MACHINE LEARNING BLACK-BOXES?

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Casemix accounting systems and medical coding:organisational actors balanced on "leaky black boxes"

The adoption of DRG coding may be seen as a central feature of the mechanisms of the health reforms in New Zealand. This paper presents a story of the use of DRG coding by describing the experience of one major health provider. The conventional literature portrays casemix accounting and medical coding systems as rational techniques for the collection and provision of information for management and contracting decisions/negotiations. Presents a different perspective on the implications and effects of the adoption of DRG technology, in particular the part played by DRG coding technology as a part of a casemix system is explicated from an actor network theory perspective. Medical coding and the DRG methodology will be argued to represent ``black boxes''. Such technological ``knowledge objects'' provide strong points in the networks which are so important to the processes of change in contemporary organisations.

Breaking Open the Black Boxes: media archaeology, anarchaeology and media materiality

An essay on the emergent methodology of media archaeology, in realtion to the material turn in approaches to digital media. In particular, this article advocates taking up Siegfried Zielinski's concept of 'anarchaeology', but in a different sense to the way it was originally proposed, in order to emphasise the political potentials of a media (an)archaeological methodological approach.

Computational fluid dynamics for improved bioreactor design and 3D culture

The complex relationship between the hydrodynamic environment and surrounding tissues directly impacts on the design and production of clinically useful grafts and implants. Tissue engineers have generally seen bioreactors as 'black boxes' within which tissue engineering constructs (TECs) are cultured. It is accepted that a more detailed description of fluid mechanics and nutrient transport within process equipment can be achieved by using computational fluid dynamics (CFD) technology. This review discusses applications of CFD for tissue engineering-related bioreactors -- fluid flow processes have direct implications on cellular responses such as attachment, migration and proliferation. We conclude that CFD should be seen as an invaluable tool for analyzing and visualizing the impact of fluidic forces and stresses on cells and TECs.

Bioreactor Systems for Tissue Engineering

The hydrodynamic environment “created” by bioreactors for the culture of a tissue engineered construct (TEC) is known to influence cell migration, proliferation and extra cellular matrix production. However, tissue engineers have looked at bioreactors as black boxes within which TECs are cultured mainly by trial and error, as the complex relationship between the hydrodynamic environment and tissue properties remains elusive, yet is critical to the production of clinically useful tissues. It is well known in the chemical and biotechnology field that a more detailed description of fluid mechanics and nutrient transport within process equipment can be achieved via the use of computational fluid dynamics (CFD) technology. Hence, the coupling of experimental methods and computational simulations forms a synergistic relationship that can potentially yield greater and yet, more cohesive data sets for bioreactor studies. This review aims at discussing the rationale of using CFD in bioreactor studies related to tissue engineering, as fluid flow processes and phenomena have direct implications on cellular response such as migration and/or proliferation. We conclude that CFD should be seen by tissue engineers as an invaluable tool allowing us to analyze and visualize the impact of fluidic forces and stresses on cells and TECs.

Greenhouse Gas Emissions Calculator for Grain and Biofuel Farming Systems

Greenhouse gas markets, where invisible gases are traded, must seem like black boxes to most people. Farmers can make money on these markets, such as the Chicago Climate Exchange, by installing methane capture technologies in animal-based systems, no-till farming, establishing grasslands, and planting trees.

Analysis of Object-Specific Authorization Protocol (OSAP) using coloured petri nets - Version 1.0

Analyzing security protocols is an ongoing research in the last years. Different types of tools are developed to make the analysis process more precise, fast and easy. These tools consider security protocols as black boxes that can not easily be composed. It is difficult or impossible to do a low-level analysis or combine different tools with each other using these tools. This research uses Coloured Petri Nets (CPN) to analyze OSAP trusted computing protocol. The OSAP protocol is modeled in different levels and it is analyzed using state space method. The produced model can be combined with other trusted computing protocols in future works.

Design of open source framework for traffic and travel simulation

For the evaluation, design, and planning of traffic facilities and measures, traffic simulation packages are the de facto tools for consultants, policy makers, and researchers. However, the available commercial simulation packages do not always offer the desired work flow and flexibility for academic research. In many cases, researchers resort to designing and building their own dedicated models, without an intrinsic incentive (or the practical means) to make the results available in the public domain. To make matters worse, a substantial part of these efforts pertains to rebuilding basic functionality and, in many respects, reinventing the wheel. This problem not only affects the research community but adversely affects the entire traffic simulation community and frustrates the development of traffic simulation in general. For this problem to be addressed, this paper describes an open source approach, OpenTraffic, which is being developed as a collaborative effort between the Queensland University of Technology, Australia; the National Institute of Informatics, Tokyo; and the Technical University of Delft, the Netherlands. The OpenTraffic simulation framework enables academies from geographic areas and disciplines within the traffic domain to work together and contribute to a specific topic of interest, ranging from travel choice behavior to car following, and from response to intelligent transportation systems to activity planning. The modular approach enables users of the software to focus on their area of interest, whereas other functional modules can be regarded as black boxes. Specific attention is paid to a standardization of data inputs and outputs for traffic simulations. Such standardization will allow the sharing of data with many existing commercial simulation packages.

Checking Liveness Properties of Presburger Counter Systems Using Reachability Analysis

Counter systems are a well-known and powerful modeling notation for specifying infinite-state systems. In this paper we target the problem of checking liveness properties in counter systems. We propose two semi decision techniques towards this, both of which return a formula that encodes the set of reachable states of the system that satisfy a given liveness property. A novel aspect of our techniques is that they use reachability analysis techniques, which are well studied in the literature, as black boxes, and are hence able to compute precise answers on a much wider class of systems than previous approaches for the same problem. Secondly, they compute their results by iterative expansion or contraction, and hence permit an approximate solution to be obtained at any point. We state the formal properties of our techniques, and also provide experimental results using standard benchmarks to show the usefulness of our approaches. Finally, we sketch an extension of our liveness checking approach to check general CTL properties.

NuGO contributions to GenePattern

NuGO, the European Nutrigenomics Organization, utilizes 31 powerful computers for, e.g., data storage and analysis. These so-called black boxes (NBXses) are located at the sites of different partners. NuGO decided to use GenePattern as the preferred genomic analysis tool on each NBX. To handle the custom made Affymetrix NuGO arrays, new NuGO modules are added to GenePattern. These NuGO modules execute the latest Bioconductor version ensuring up-to-date annotations and access to the latest scientific developments. The following GenePattern modules are provided by NuGO: NuGOArrayQualityAnalysis for comprehensive quality control, NuGOExpressionFileCreator for import and normalization of data, LimmaAnalysis for identification of differentially expressed genes, TopGoAnalysis for calculation of GO enrichment, and GetResultForGo for retrieval of information on genes associated with specific GO terms. All together, these NuGO modules allow comprehensive, up-to-date, and user friendly analysis of Affymetrix data. A special feature of the NuGO modules is that for analysis they allow the use of either the standard Affymetrix or the MBNI custom CDF-files, which remap probes based on current knowledge. In both cases a .chip-file is created to enable GSEA analysis. The NuGO GenePattern installations are distributed as binary Ubuntu (.deb) packages via the NuGO repository.

REFLECT : logiciel de restitution des réflectances au sol pour l’amélioration de la qualité de l'information extraite des images satellitales à haute résolution spatiale

RÉSUMÉ - Les images satellitales multispectrales, notamment celles à haute résolution spatiale (plus fine que 30 m au sol), représentent une source d’information inestimable pour la prise de décision dans divers domaines liés à la gestion des ressources naturelles, à la préservation de l’environnement ou à l’aménagement et la gestion des centres urbains. Les échelles d’étude peuvent aller du local (résolutions plus fines que 5 m) à des échelles régionales (résolutions plus grossières que 5 m). Ces images caractérisent la variation de la réflectance des objets dans le spectre qui est l’information clé pour un grand nombre d’applications de ces données. Or, les mesures des capteurs satellitaux sont aussi affectées par des facteurs « parasites » liés aux conditions d’éclairement et d’observation, à l’atmosphère, à la topographie et aux propriétés des capteurs. Deux questions nous ont préoccupé dans cette recherche. Quelle est la meilleure approche pour restituer les réflectances au sol à partir des valeurs numériques enregistrées par les capteurs tenant compte des ces facteurs parasites ? Cette restitution est-elle la condition sine qua non pour extraire une information fiable des images en fonction des problématiques propres aux différents domaines d’application des images (cartographie du territoire, monitoring de l’environnement, suivi des changements du paysage, inventaires des ressources, etc.) ? Les recherches effectuées les 30 dernières années ont abouti à une série de techniques de correction des données des effets des facteurs parasites dont certaines permettent de restituer les réflectances au sol. Plusieurs questions sont cependant encore en suspens et d’autres nécessitent des approfondissements afin, d’une part d’améliorer la précision des résultats et d’autre part, de rendre ces techniques plus versatiles en les adaptant à un plus large éventail de conditions d’acquisition des données. Nous pouvons en mentionner quelques unes : - Comment prendre en compte des caractéristiques atmosphériques (notamment des particules d’aérosol) adaptées à des conditions locales et régionales et ne pas se fier à des modèles par défaut qui indiquent des tendances spatiotemporelles à long terme mais s’ajustent mal à des observations instantanées et restreintes spatialement ? - Comment tenir compte des effets de « contamination » du signal provenant de l’objet visé par le capteur par les signaux provenant des objets environnant (effet d’adjacence) ? ce phénomène devient très important pour des images de résolution plus fine que 5 m; - Quels sont les effets des angles de visée des capteurs hors nadir qui sont de plus en plus présents puisqu’ils offrent une meilleure résolution temporelle et la possibilité d’obtenir des couples d’images stéréoscopiques ? - Comment augmenter l’efficacité des techniques de traitement et d’analyse automatique des images multispectrales à des terrains accidentés et montagneux tenant compte des effets multiples du relief topographique sur le signal capté à distance ? D’autre part, malgré les nombreuses démonstrations par des chercheurs que l’information extraite des images satellitales peut être altérée à cause des tous ces facteurs parasites, force est de constater aujourd’hui que les corrections radiométriques demeurent peu utilisées sur une base routinière tel qu’est le cas pour les corrections géométriques. Pour ces dernières, les logiciels commerciaux de télédétection possèdent des algorithmes versatiles, puissants et à la portée des utilisateurs. Les algorithmes des corrections radiométriques, lorsqu’ils sont proposés, demeurent des boîtes noires peu flexibles nécessitant la plupart de temps des utilisateurs experts en la matière. Les objectifs que nous nous sommes fixés dans cette recherche sont les suivants : 1) Développer un logiciel de restitution des réflectances au sol tenant compte des questions posées ci-haut. Ce logiciel devait être suffisamment modulaire pour pouvoir le bonifier, l’améliorer et l’adapter à diverses problématiques d’application d’images satellitales; et 2) Appliquer ce logiciel dans différents contextes (urbain, agricole, forestier) et analyser les résultats obtenus afin d’évaluer le gain en précision de l’information extraite par des images satellitales transformées en images des réflectances au sol et par conséquent la nécessité d’opérer ainsi peu importe la problématique de l’application. Ainsi, à travers cette recherche, nous avons réalisé un outil de restitution de la réflectance au sol (la nouvelle version du logiciel REFLECT). Ce logiciel est basé sur la formulation (et les routines) du code 6S (Seconde Simulation du Signal Satellitaire dans le Spectre Solaire) et sur la méthode des cibles obscures pour l’estimation de l’épaisseur optique des aérosols (aerosol optical depth, AOD), qui est le facteur le plus difficile à corriger. Des améliorations substantielles ont été apportées aux modèles existants. Ces améliorations concernent essentiellement les propriétés des aérosols (intégration d’un modèle plus récent, amélioration de la recherche des cibles obscures pour l’estimation de l’AOD), la prise en compte de l’effet d’adjacence à l’aide d’un modèle de réflexion spéculaire, la prise en compte de la majorité des capteurs multispectraux à haute résolution (Landsat TM et ETM+, tous les HR de SPOT 1 à 5, EO-1 ALI et ASTER) et à très haute résolution (QuickBird et Ikonos) utilisés actuellement et la correction des effets topographiques l’aide d’un modèle qui sépare les composantes directe et diffuse du rayonnement solaire et qui s’adapte également à la canopée forestière. Les travaux de validation ont montré que la restitution de la réflectance au sol par REFLECT se fait avec une précision de l’ordre de ±0.01 unités de réflectance (pour les bandes spectrales du visible, PIR et MIR), même dans le cas d’une surface à topographie variable. Ce logiciel a permis de montrer, à travers des simulations de réflectances apparentes à quel point les facteurs parasites influant les valeurs numériques des images pouvaient modifier le signal utile qui est la réflectance au sol (erreurs de 10 à plus de 50%). REFLECT a également été utilisé pour voir l’importance de l’utilisation des réflectances au sol plutôt que les valeurs numériques brutes pour diverses applications courantes de la télédétection dans les domaines des classifications, du suivi des changements, de l’agriculture et de la foresterie. Dans la majorité des applications (suivi des changements par images multi-dates, utilisation d’indices de végétation, estimation de paramètres biophysiques, …), la correction des images est une opération cruciale pour obtenir des résultats fiables. D’un point de vue informatique, le logiciel REFLECT se présente comme une série de menus simples d’utilisation correspondant aux différentes étapes de saisie des intrants de la scène, calcul des transmittances gazeuses, estimation de l’AOD par la méthode des cibles obscures et enfin, l’application des corrections radiométriques à l’image, notamment par l’option rapide qui permet de traiter une image de 5000 par 5000 pixels en 15 minutes environ. Cette recherche ouvre une série de pistes pour d’autres améliorations des modèles et méthodes liés au domaine des corrections radiométriques, notamment en ce qui concerne l’intégration de la FDRB (fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle) dans la formulation, la prise en compte des nuages translucides à l’aide de la modélisation de la diffusion non sélective et l’automatisation de la méthode des pentes équivalentes proposée pour les corrections topographiques.

AIGA: um ambiente integrado de gerência para redes em malha sem fio IEEE 802.11s

A Wireless Mesh Network (WMN - Wireless Mesh Network) IEEE 802.11s standard to become operational it is necessary to configure the parameters that meet the demands of its users, as regards, for example, the frequency channels, the power antennas, IPs addresses, meshID, topology, among others. This configuration can be done via a CLI (Command - Line Interface) or a remote interface provided by the equipment manufacturer, both are not standardized and homogeneous, like black boxes for the developers, a factor that hinders its operation and standardization. The WMN, as a new standard, is still in the testing phase, and tests are necessary to evaluate the performance of Path Discovery Protocol, as in this case of HWMP (Hybrid Wireless Mesh Protocol), which still has many shortcomings. The configuration and test creation in a WMN are not trivial and require a large workload. For these reasons this work presents the AIGA, a Management Integrated Environment for WMN IEEE 802.11s, which aims to manage and perform testbeds for analyzes of new Path Discovery Protocols in a WMN