Innovative education networking aimed at multimedia tools for geometrical optics learning

We present a purposeful initiative to open new grounds for teaching Geometrical Optics. It is based on the creation of an innovative education networking involving academic staff from three Spanish universities linked together around Optics. Nowadays, students demand online resources such as innovative multimedia tools for complementing the understanding of their studies. Geometrical Optics relies on basics of light phenomena like reflection and refraction and the use of simple optical elements such as mirrors, prisms, lenses, and fibers. The mathematical treatment is simple and the equations are not too complicated. But from our long time experience in teaching to undergraduate students, we realize that important concepts are missed by these students because they do not work ray tracing as they should do. Moreover, Geometrical Optics laboratory is crucial by providing many short Optics experiments and thus stimulating students interest in the study of such a topic. Multimedia applications help teachers to cover those student demands. In that sense, our educational networking shares and develops online materials based on 1) video-tutorials of laboratory experiences and of ray tracing exercises, 2) different online platforms for student self-examinations and 3) computer assisted geometrical optics exercises. That will result in interesting educational synergies and promote student autonomy for learning Optics.

TiMMing: developing an innovative suite of bioinformatic tools to harmonize and track the origin of copy number alterations in the evolutive history of multiple myeloma

Multiple Myeloma (MM) is a hematologic cancer with heterogeneous and complex genomic landscape, where Copy Number Alterations (CNAs) play a key role in the disease's pathogenesis and prognosis. It is of biological and clinical interest to study the temporal occurrence of early alterations, as they play a disease "driver" function by deregulating key tumor pathways. This study presents an innovative bioinformatic tools suite created for harmonizing and tracing the origin of CNAs throughout the evolutionary history of MM. To this aim, large cohorts of newly-diagnosed MM (NDMM, N=1582) and Smoldering-MM (SMM, N=282) were aggregated. The tools developed in this study enable the harmonization of CNAs as obtained from different genomic platforms in such a way that a high statistical power can be obtained. By doing so, the high numerosity of those cohorts was harnessed for the identification of novel genes characterized as "driver" (NFKB2, NOTCH2, MAX, EVI5 and MYC-ME2-enhancer), and the generation of an innovative timing model, implemented with a statistical method to introduce confidence intervals in the CNAs-calls. By applying this model on both NDMM and SMM cohorts, it was possible to identify specific CNAs (1q(CKS1B)amp, 13q(RB1)del, 11q(CCND1)amp and 14q(MAX)del) and categorize them as "early"/ "driver" events. A high level of precision was guaranteed by the narrow confidence intervals in the timing estimates. These CNAs were proposed as critical MM alterations, which play a foundational role in the evolutionary history of both SMM and NDMM. Finally, a multivariate survival model was able to identify the independent genomic alterations with the greatest effect on patients’ survival, including RB1-del, CKS1B-amp, MYC-amp, NOTCH2-amp and TRAF3-del/mut. In conclusion, the alterations that were identified as both "early-drivers” and correlated with patients’ survival were proposed as biomarkers that, if included in wider survival models, could provide a better disease stratification and an improved prognosis definition.

Document engineering approaches toward scalable and structured multimedia, web and printable documents

Document engineering is the computer science discipline that investigates systems for documents in any form and in all media. As with the relationship between software engineering and software, document engineering is concerned with principles, tools and processes that improve our ability to create, manage, and maintain documents (http://www.documentengineering.org). The ACM Symposium on Document Engineering is an annual meeting of researchers active in document engineering: it is sponsored by ACM by means of the ACM SIGWEB Special Interest Group. In this editorial, we first point to work carried out in the context of document engineering, which are directly related to multimedia tools and applications. We conclude with a summary of the papers presented in this special issue.

This is your brain on the iPad

The proliferative usage of multimedia tools in the classroom reflects an increasingly technocratic education system. Technology provides educators with new opportunities to reach students in innovative ways. We describe the use of iPads and several proprietary applications in a General Psychology course as one opportunity to improve student learning outcomes. Quantitative and qualitative evidence will be provided of the pre- and post-tests, which both show positive significant outcomes.

A multimedia system to produce and deliver video fragments on demand on parliamentary websites

[EN]Parliamentary websites have become one of the most important windows for citizens and media to follow the activities of their legislatures and to hold parliaments to account. Therefore, most parliamentary institutions aim to provide new multimedia solutions capable of displaying video fragments on demand on plenary activities. This paper presents a multimedia system for parliamentary institutions to produce video fragments on demand through a website with linked information and public feedback that helps to explain the content shown in these fragments. A prototype implementation has been developed for the Canary Islands Parliament (Spain) and shows how traditional parliamentary streaming systems can be enhanced by the use of semantics and computer vision for video analytics...

Assessment of policies for innovative financing in infrastructure systems

Infrastructure systems are drivers of the economy in the nation. A dollar spent on infrastructure development yields roughly double the initial spending in ultimate economic output in the short term; and over a twenty-year period, and generalized ‘public investment’ produces an aggregated $3.21 of economic activity per $1.00 spent [1]. Thus, formulation of policies pertaining to infrastructure investment and development is of significance affecting the social and economic wellbeing of the nation. The aim of this policy brief is to evaluate innovative financing in infrastructure systems from two different perspectives: (1) through consideration of the current condition of infrastructure in the U.S., the current trends in public spending, and the emerging innovative financing tools; (2) through evaluation of the roles and interactions of different agencies in the creation and the diffusion of innovative financing tools. Then using the example of transportation financing, the policy brief provides an assessment of policy landscapes which could lead to the closure of infrastructure financing gap in the U.S and proposes strategies for citizen involvement to gain public support of innovative financing.

Human gait recognition using extraction and fusion of global motion features

This paper proposes a novel computer vision approach that processes video sequences of people walking and then recognises those people by their gait. Human motion carries different information that can be analysed in various ways. The skeleton carries motion information about human joints, and the silhouette carries information about boundary motion of the human body. Moreover, binary and gray-level images contain different information about human movements. This work proposes to recover these different kinds of information to interpret the global motion of the human body based on four different segmented image models, using a fusion model to improve classification. Our proposed method considers the set of the segmented frames of each individual as a distinct class and each frame as an object of this class. The methodology applies background extraction using the Gaussian Mixture Model (GMM), a scale reduction based on the Wavelet Transform (WT) and feature extraction by Principal Component Analysis (PCA). We propose four new schemas for motion information capture: the Silhouette-Gray-Wavelet model (SGW) captures motion based on grey level variations; the Silhouette-Binary-Wavelet model (SBW) captures motion based on binary information; the Silhouette-Edge-Binary model (SEW) captures motion based on edge information and the Silhouette Skeleton Wavelet model (SSW) captures motion based on skeleton movement. The classification rates obtained separately from these four different models are then merged using a new proposed fusion technique. The results suggest excellent performance in terms of recognising people by their gait.

A flexible side information generation framework for distributed video coding

One of the most efficient approaches to generate the side information (SI) in distributed video codecs is through motion compensated frame interpolation where the current frame is estimated based on past and future reference frames. However, this approach leads to significant spatial and temporal variations in the correlation noise between the source at the encoder and the SI at the decoder. In such scenario, it would be useful to design an architecture where the SI can be more robustly generated at the block level, avoiding the creation of SI frame regions with lower correlation, largely responsible for some coding efficiency losses. In this paper, a flexible framework to generate SI at the block level in two modes is presented: while the first mode corresponds to a motion compensated interpolation (MCI) technique, the second mode corresponds to a motion compensated quality enhancement (MCQE) technique where a low quality Intra block sent by the encoder is used to generate the SI by doing motion estimation with the help of the reference frames. The novel MCQE mode can be overall advantageous from the rate-distortion point of view, even if some rate has to be invested in the low quality Intra coding blocks, for blocks where the MCI produces SI with lower correlation. The overall solution is evaluated in terms of RD performance with improvements up to 2 dB, especially for high motion video sequences and long Group of Pictures (GOP) sizes.

Methods for automatic and assisted image annotation

Personal memories composed of digital pictures are very popular at the moment. To retrieve these media items annotation is required. During the last years, several approaches have been proposed in order to overcome the image annotation problem. This paper presents our proposals to address this problem. Automatic and semi-automatic learning methods for semantic concepts are presented. The automatic method is based on semantic concepts estimated using visual content, context metadata and audio information. The semi-automatic method is based on results provided by a computer game. The paper describes our proposals and presents their evaluations.

Tuning metadata for better movie content-based recommendation systems

The increasing number of television channels, on-demand services and online content, is expected to contribute to a better quality of experience for a costumer of such a service. However, the lack of efficient methods for finding the right content, adapted to personal interests, may lead to a progressive loss of clients. In such a scenario, recommendation systems are seen as a tool that can fill this gap and contribute to the loyalty of users. Multimedia content, namely films and television programmes are usually described using a set of metadata elements that include the title, a genre, the date of production, and the list of directors and actors. This paper provides a deep study on how the use of different metadata elements can contribute to increase the quality of the recommendations suggested. The analysis is conducted using Netflix and Movielens datasets and aspects such as the granularity of the descriptions, the accuracy metric used and the sparsity of the data are taken into account. Comparisons with collaborative approaches are also presented.

Leveraging National Federated Identity Services

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Communication, développement et appropriation des médias émergents en Afrique francophone subsaharienne : approche critique

Cette thèse porte sur l’appropriation de l’Internet et du multimédias dans la population universitaire d’Afrique francophone, en l’an 2001. Elle couvre six pays : le Bénin, le Burkina Faso, le Cameroun, la Côte d’Ivoire, le Mali et le Togo. La recherche porte sur le recensement des centres de recherche démographique en Afrique francophone subsaharienne et sur une enquête auprès des universités de Yaoundé II et de Douala au Cameroun. La problématique de l’accès et de l’usage est centrale dans notre démarche. Elle est traduite dans la question de recherche suivante : « Dans un contexte dominé par les représentations des NTIC comme symboles de modernité et facteurs d’intégration à l’économie mondiale, quelles sont les modalités d’appropriation de ces technologies par les universitaires des institutions de l’enseignement et de la recherche en Afrique considérées dans cette étude ? » Pour aborder le matériel empirique, nous avons opté pour deux approches théoriques : les théories du développement en lien avec les (nouveaux) médias et la sociologie des innovations techniques. Enracinées dans la pensée des Lumières, complétée et affinée par les approches évolutionnistes inspirées de Spencer, le fonctionnalisme d’inspiration parsonienne et l’économie politique axée sur la pensée de W. W. Rostow, les théories du développement ont largement mis à contribution les théories de la communication pour atteindre leur objet. Alors que la crise de la modernité occidentale menace de délégitimer ces paradigmes, les technologies émergentes leur donnent une nouvelle naissance : dans la continuité de la pensée d’Auguste Comte, le développement est désormais pensé en termes d’intégration à un nouveau type de société, la société de l’information. Cette nouvelle promesse eschatologique et cette foi dans la technique comme facteur d’intégration à la société et à l’économie en réseau habitent tous les projets menés sur le continent, que ce soit le NEPAD, le Fond de solidarité numérique, le projet d’ordinateur à 100$ pour les enfants démunis ou le projet panafricain de desserte satellitaire, le RASCOM. Le deuxième volet de notre cadre de référence théorique est axé sur la sociologie des innovations techniques. Nous mobilisons la sociopolitique des usages de Vedel et Vitalis pour ramener la raison critique dans le débat sur le développement du continent africain, dans l’optique de montrer que la prérogative politique assumée par les États a encore sa place, si l’on veut que les ressources numériques servent à satisfaire les demandes sociales et non les seules demandes solvables essentiellement localisées dans les centres urbains. En refusant le déterminisme technique si courant dans la pensée sur le développement, nous voulons montrer que le devenir de la technique n’est pas inscrit dans son essence, comme une ombre portée, mais que l’action des humains, notamment l’action politique, peut infléchir la trajectoire des innovations techniques dans l’optique de servir les aspirations des citoyens. Sur le plan méthodologique, la démarche combine les méthodes quantitatives et les méthodes qualitatives. Les premières nous permettront de mesurer la présence d’Internet et du multimédia dans l’environnement des répondants. Les secondes nous aideront à saisir les représentations développées par les usagers au contact de ces outils. Dans la perspective socioconstructiviste, ces discours sont constitutifs des technologies, dans la mesure où ils sont autant de modalités d’appropriation, de construction sociale de l’usage. Ultimement, l’intégration du langage technique propre aux outils multimédias dans le langage quotidien des usagers traduit le dernier stade de cette appropriation. À travers cette recherche, il est apparu que les usagers sont peu nombreux à utiliser les technologies audiovisuelles dans le contexte professionnel. Quand à l’Internet et aux outils multimédias, leur présence et leurs usages restent limités, l’accès physique n’étant pas encore garanti à tous les répondants de l’étude. Internet suscite de grandes espérances, mais reste, là aussi, largement inaccessible en contexte professionnel, la majorité des usagers se rabattant sur les lieux publics comme les cybercafés pour pallier l’insuffisance des ressources au sein de leurs institutions d’appartenance. Quant aux représentations, elles restent encore largement tributaires des discours politiques et institutionnels dominants, selon lesquels l’avenir sera numérique ou ne sera pas. La thèse va cependant au-delà de ces données pour dessiner la carte numérique actuelle du continent, en intégrant dans la nouvelle donne technologique la montée fulgurante de la téléphonie cellulaire mobile. Il nous est apparu que l’Internet, dont la diffusion sur le continent a été plus que modeste, pourrait largement profiter de l’émergence sur le continent de la culture mobile, que favorise notamment la convergence entre les mini-portables et la téléphonie mobile.

Étude de la mécanotransduction dans la scoliose idiopathique de l’adolescence (SIA)

À ce jour, la scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est la déformation rachidienne la plus commune parmi les enfants. Il est bien connu dans le domaine de recherche sur la SIA que les forces mécaniques, en particulier les forces biomécaniques internes dans le système musculosquelettique, pourraient jouer un rôle majeur dans l’initiation et le développement de la maladie. Cependant, les connaissances sur la transformation des forces et des stimulations mécaniques en activité biochimique sont peu abondantes. Cet axe de recherche est très prometteur et peut nous fournir de nouvelles idées dans le dépistage et le traitement de la SIA. Dans le cadre de cette étude, nous visons à caractériser la mécanotransduction chez les patients atteints de la SIA en employant des techniques novatrices aux niveaux in vivo et in vitro. Antérieurement dans notre laboratoire, nous avons démontré que les niveaux d’Ostéopontine (OPN) plasmatique chez l’humain corrèlent avec la progression et la sévérité de la maladie, et que ces changements sont observables avant le début de la scoliose. En plus, selon la littérature, l’OPN est une molécule sensible à la force mécanique, dont l’expression augmente en réponse dans de nombreux types de cellules chez plusieurs espèces. Toutefois, il n’existe aucune preuve que ce résultat soit valide in vivo chez l’humain. L’hétérogénéité physique et biochimique de la SIA pose un gros défi aux chercheurs. Souvent, il est très difficile de trouver des résultats ayant une grande applicabilité. Les études portant sur les facteurs biomécaniques ne font pas exception à cette tendance. En dépit de tout cela, nous croyons qu’une approche basée sur l’observation des contraintes de cisaillement présentes dans le système musculosquelettique pourrait aider à surmonter ces difficultés. Les contraintes de cisaillement physiologique sont générées par des courants de fluide en mouvement à l’intérieur des os. Aussi, elles sont omniprésentes et universelles chez l’humain, peu importe l’âge, le sexe, la condition physique, etc., ce qui veut dire que l’étudier pourrait fort bien avancer nos connaissances en formant une base fondamentale avec laquelle on pourra mieux comprendre les différences quant à la mécanotransduction chez les patients atteints de la SIA par rapport aux sujets sains. Pour ce projet, donc, nous proposons l’hypothèse que les sujets atteints de la SIA se différencient par leurs réponses respectives à la force mécanique au niveau cellulaire (en termes de l’expression génique) ainsi qu’au niveau in vivo (en termes du marqueur OPN et son récepteur, sCD44). Afin de vérifier la partie de notre hypothèse de recherche concernant l’aspect in vivo, nous avons recruté une cohorte de patients âgés de 9-17 ans, y compris i) des cas pré-chirurgicaux (angle de Cobb > 45°), ii) des cas modérément atteints (angle de Cobb 10-44°), iii) des témoins, et iv) des enfants asymptomatiques à risque de développer la scoliose (selon nos dépistages biochimiques et fonctionnels) d’âge et sexe appariés. Une pression pulsatile et dynamique avec une amplitude variant de 0-4 psi à 0.006 Hz a été appliquée à un des bras de chacun de nos sujets pour une durée de 90 minutes. Au tout début et à chaque intervalle de 30 minutes après l’initiation de la pression, un échantillon de sang a été prélevé, pour pouvoir surveiller les niveaux d’OPN et de sCD44 circulants chez les sujets. Nous avons découvert que le changement des niveaux d’OPN plasmatique, mais pas des niveaux de sCD44, corrélaient avec la sévérité de la difformité rachidienne chez les sujets, ceux ayant une courbe plus prononcée démontrant une ampleur de réponse moins élevée. Pour vérifier la partie de notre hypothèse de recherche concernant la réponse mécanotransductive cellulaire, des ostéoblastes prélevées à 12 sujets ont été mis en culture pour utilisation avec notre appareil (le soi-disant « parallel plate flow chamber »), qui sert à fournir aux ostéoblastes le niveau de contraintes de cisaillement désiré, de manière contrôlée et prévisible. Les sujets étaient tous femelles, âgées de 11-17 ans ; les patients ayant déjà une scoliose possédaient une courbe diagnostiquée comme « double courbe majeure ». Une contrainte fluidique de cisaillement à 2 Pa, 0.5 Hz a été appliquée à chaque échantillon ostéoblastique pour une durée de 90 minutes. Les changements apportés à l’expression génique ont été mesurés et quantifiés par micropuce et qRT-PCR. En réponse à notre stimulation, nous avons trouvé qu’il n’y avait que quelques gènes étant soit différentiellement exprimés, soit inchangés statistiquement dans tous les groupes expérimentaux atteints, en exhibant simultanément la condition contraire chez les témoins. Ces résultats mettent en évidence la grande diversité de la réponse mécanotransductive chez les patients comparés aux contrôles, ainsi qu’entre les sous-groupes fonctionnels de la SIA. Globalement, cette œuvre pourrait contribuer au développement d’outils diagnostiques innovateurs pour identifier les enfants asymptomatiques à risque de développer une scoliose, et évaluer le risque de progression des patients en ayant une déjà. Aussi, dans les années à venir, les profils mécanotransductifs des patients pourraient s’avérer un facteur crucial à considérer cliniquement, particulièrement en concevant ou personnalisant des plans de traitements pour des personnes atteintes.

Compensation and Rewards for Environmental Services (CRES) and efficient design of contracts in developing countries. Behavioral insights from a natural field experiment

The use of economic incentives for biodiversity (mostly Compensation and Reward for Environmental Services including Payment for ES) has been widely supported in the past decades and became the main innovative policy tools for biodiversity conservation worldwide. These policy tools are often based on the insight that rational actors perfectly weigh the costs and benefits of adopting certain behaviors and well-crafted economic incentives and disincentives will lead to socially desirable development scenarios. This rationalist mode of thought has provided interesting insights and results, but it also misestimates the context by which ‘real individuals’ come to decisions, and the multitude of factors influencing development sequences. In this study, our goal is to examine how these policies can take advantage of some unintended behavioral reactions that might in return impact, either positively or negatively, general policy performances. We test the effect of income's origin (‘Low effort’ based money vs. ‘High effort’ based money) on spending decisions (Necessity vs. Superior goods) and subsequent pro social preferences (Future pro-environmental behavior) within Madagascar rural areas, using a natural field experiment. Our results show that money obtained under low effort leads to different consumption patterns than money obtained under high efforts: superior goods are more salient in the case of low effort money. In parallel, money obtained under low effort leads to subsequent higher pro social behavior. Compensation and rewards policies for ecosystem services may mobilize knowledge on behavioral biases to improve their design and foster positive spillovers on their development goals.