Construindo grafos de conhecimento utilizando documentos textuais para análise de literatura científica

Orientador: Julio Cesar dos ReisDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: O número de publicações científicas que pesquisadores tem que ler vem aumento nos últimos anos. Consequentemente, dentre várias opções, é difícil para eles identificarem documentos relevantes relacionados aos seus estudos. Ademais, para entender como um campo científico é organizado, e para estudar o seu estado da arte, pesquisadores geralmente se baseiam em artigos de revisão de uma área. Estes artigos podem estar indisponíveis ou desatualizados dependendo do tema estudado. Usualmente, pesquisadores têm que realizar esta árdua tarefa de pesquisa fundamental manualmente. Pesquisas recentes vêm desenvolvendo mecanismos para auxiliar outros pesquisadores a entender como campos científicos são estruturados. Entretanto, estes mecanismos são focados exclusivamente em recomendar artigos relevantes para os pesquisadores ou os auxiliar em entender como um ramo da ciência é organizado ao nível de publicação. Desta forma, estes métodos limitam o entendimento sobre o ramo estudado, não permitindo que interessados estudem os conceitos e relações abstratas que compõe um ramo da ciência e as suas subáreas. Esta dissertação de mestrado propõe um framework para estruturar, analisar, e rastrear a evolução de um campo científico no nível dos seus conceitos. Ela primeiramente estrutura o campo científico como um grafo-de-conhecimento utilizando os seus conceitos como vértices. A seguir, ela automaticamente identifica as principais subáreas do campo estudado, extrai as suas frases-chave, e estuda as suas relações. Nosso framework representa o campo científico em diferentes períodos do tempo. Esta dissertação compara estas representações, e identifica como as subáreas do campo estudado evoluiram no decorrer dos anos. Avaliamos cada etapa do nosso framework representando e analisando dados científicos provenientes de diferentes áreas de conhecimento em casos de uso. Nossas descobertas indicam o sucesso em detectar resultados similares em diferentes casos de uso, indicando que nossa abordagem é aplicável à diferentes domínios da ciência. Esta pesquisa também contribui com uma aplicação com interface web para auxiliar pesquisadores a utilizarem nosso framework de forma gráfica. Ao utilizar nossa aplicação, pesquisadores podem ter uma análise geral de como um campo científico é estruturado e como ele evoluiAbstract: The amount of publications a researcher must absorb has been increasing over the last years. Consequently, among so many options, it is hard for them to identify interesting documents to read related to their studies. Researchers usually search for review articles to understand how a scientific field is organized and to study its state of the art. This option can be unavailable or outdated depending on the studied area. Usually, they have to do such laborious task of background research manually. Recent researches have developed mechanisms to assist researchers in understanding the structure of scientific fields. However, those mechanisms focus on recommending relevant articles to researchers or supporting them in understanding how a scientific field is organized considering documents that belong to it. These methods limit the field understanding, not allowing researchers to study the underlying concepts and relations that compose a scientific field and its sub-areas. This Ms.c. thesis proposes a framework to structure, analyze, and track the evolution of a scientific field at a concept level. Given a set of textual documents as research papers, it first structures a scientific field as a knowledge graph using its detected concepts as vertices. Then, it automatically identifies the field's main sub-areas, extracts their keyphrases, and studies their relations. Our framework enables to represent the scientific field in distinct time-periods. It allows to compare its representations and identify how the field's areas changed over time. We evaluate each step of our framework representing and analyzing scientific data from distinct fields of knowledge in case studies. Our findings indicate the success in detecting the sub-areas based on the generated graph from natural language documents. We observe similar outcomes in the different case studies by indicating our approach applicable to distinct domains. This research also contributes with a web-based software tool that allows researchers to use the proposed framework graphically. By using our application, researchers can have an overview analysis of how a scientific field is structured and how it evolvedMestradoCiência da ComputaçãoMestre em Ciência da Computação2013/08293-7 ; 2017/02325-5FAPESPCAPE

Evolutionary Computation

This book presents several recent advances on Evolutionary Computation, specially evolution-based optimization methods and hybrid algorithms for several applications, from optimization and learning to pattern recognition and bioinformatics. This book also presents new algorithms based on several analogies and metafores, where one of them is based on philosophy, specifically on the philosophy of praxis and dialectics. In this book it is also presented interesting applications on bioinformatics, specially the use of particle swarms to discover gene expression patterns in DNA microarrays. Therefore, this book features representative work on the field of evolutionary computation and applied sciences. The intended audience is graduate, undergraduate, researchers, and anyone who wishes to become familiar with the latest research work on this field

Network resource allocation policies with energy transfer capabilities

During the last decades, mobile network operators have witnessed an exponential increase in the traffic demand, mainly due to the high request of services from a huge amount of users. The trend is of a further increase in both the traffic demand and the number of connected devices over the next years. The traffic load is expected to have an annual growth rate of 53% for the mobile network alone, and the upcoming industrial era, which will connect different types of devices to the mobile infrastructure including human and machine type communications, will definitely exacerbate such an increasing trend. The current directions anticipate that future mobile networks will be composed of ultra dense deployments of heterogeneous Base Stations (BSs), where BSs using different transmission powers coexist. Accordingly, the traditional Macro BSs layer will be complemented or replaced with multiple overlapping tiers of small BSs (SBSs), which will allow extending the system capacity. However, the massive use of Information and Communication Technology (ICT) and the dense deployment of network elements is going to increase the level of energy consumed by the telecommunication infrastructure and its carbon footprint on the environment. Current estimations indicates that 10% of the worldwide electricity generation is due to the ICT industry and this value is forecasted to reach 51% by 2030, which imply that 23% of the carbon footprint by human activity will be due to ICT. Environmental sustainability is thus a key requirement for designing next generation mobile networks. Recently, the use of Renewable Energy Sources (RESs) for supplying network elements has attracted the attention of the research community, where the interest is driven by the increased efficiency and the reduced costs of energy harvesters and storage devices, specially when installed to supply SBSs. Such a solution has been demonstrated to be environmentally and economically sustainable in both rural and urban areas. However, RESs will entail a higher management complexity. In fact, environmental energy is inherently erratic and intermittent, which may cause a fluctuating energy inflow and produce service outage. A proper control of how the energy is drained and balanced across network elements is therefore necessary for a self-sustainable network design. In this dissertation, we focus on energy harvested through solar panels that is deemed the most appropriate due to the good efficiency of commercial photovoltaic panels as well as the wide availability of the solar source for typical installations. The characteristics of this energy source are analyzed in the first technical part of the dissertation, by considering an approach based on the extraction of features from collected data of solar energy radiation. In the second technical part of the thesis we introduce our proposed scenario. A federation of BSs together with the distributed harvesters and storage devices at the SBS sites form a micro-grid, whose operations are managed by an energy management system in charge of controlling the intermittent and erratic energy budget from the RESs. We consider load control (i.e., enabling sleep mode in the SBSs) as a method to properly manage energy inflow and spending, based on the traffic demand. Moreover, in the third technical part, we introduce the possibility of improving the network energy efficiency by sharing the exceeding energy that may be available at some BS sites within the micro-grid. Finally, a centralized controller based on supervised and reinforcement learning is proposed in the last technical part of the dissertation. The controller is in charge of opportunistically operating the network to achieve efficient utilization of the harvested energy and prevent SBSs blackout.Durante las últimas décadas, los operadores de redes móviles han sido testigos de un aumento exponencial en la demanda de tráfico, principalmente debido a la gran solicitud de servicios de una gran cantidad de usuarios. La tendencia es un aumento adicional tanto en la demanda de tráfico como en la cantidad de dispositivos conectados en los próximos años. Se espera que la carga de tráfico tenga una tasa de crecimiento anual del 53% solo para la red móvil, y la próxima era industrial, que conectará diferentes tipos de dispositivos a la infraestructura móvil, definitivamente exacerbará tal aumento. Las instrucciones actuales anticipan que las redes móviles futuras estarán compuestas por despliegues ultra densos de estaciones base (BS) heterogéneas. En consecuencia, la capa tradicional de Macro BS se complementará o reemplazará con múltiples niveles superpuestos de pequeños BS (SBS), lo que permitirá ampliar la capacidad del sistema. Sin embargo, el uso masivo de la Tecnología de la Información y la Comunicación (TIC) y el despliegue denso de los elementos de la red aumentará el nivel de energía consumida por la infraestructura de telecomunicaciones y su huella de carbono en el medio ambiente. Las estimaciones actuales indican que el 10% de la generación mundial de electricidad se debe a la industria de las TIC y se prevé que este valor alcance el 51% para 2030, lo que implica que el 23% de la huella de carbono por actividad humana se deberá a las TIC. La sostenibilidad ambiental es, por lo tanto, un requisito clave para diseñar redes móviles de próxima generación. Recientemente, el uso de fuentes de energía renovables (RES) para suministrar elementos de red ha atraído la atención de la comunidad investigadora, donde el interés se ve impulsado por el aumento de la eficiencia y la reducción de los costos de los recolectores y dispositivos de almacenamiento de energía, especialmente cuando se instalan para suministrar SBS. Se ha demostrado que dicha solución es ambiental y económicamente sostenible tanto en áreas rurales como urbanas. Sin embargo, las RES conllevarán una mayor complejidad de gestión. De hecho, la energía ambiental es inherentemente errática e intermitente, lo que puede causar una entrada de energía fluctuante y producir una interrupción del servicio. Por lo tanto, es necesario un control adecuado de cómo se drena y equilibra la energía entre los elementos de la red para un diseño de red autosostenible. En esta disertación, nos enfocamos en la energía cosechada a través de paneles solares que se considera la más apropiada debido a la buena eficiencia de los paneles fotovoltaicos comerciales, así como a la amplia disponibilidad de la fuente solar para instalaciones típicas. Las características de esta fuente de energía se analizan en la primera parte técnica de la disertación, al considerar un enfoque basado en la extracción de características de los datos recopilados de radiación de energía solar. En la segunda parte técnica de la tesis presentamos nuestro escenario propuesto. Una federación de BS junto con los cosechadores distribuidos y los dispositivos de almacenamiento forman una microrred, cuyas operaciones son administradas por un sistema de administración de energía a cargo de controlar el presupuesto de energía intermitente y errático de las RES. Consideramos el control de carga como un método para administrar adecuadamente la entrada y el gasto de energía, en función de la demanda de tráfico. Además, en la tercera parte técnica, presentamos la posibilidad de mejorar la eficiencia energética de la red al compartir la energía excedente que puede estar disponible en algunos sitios dentro de la microrred. Finalmente, se propone un controlador centralizado basado en aprendizaje supervisado y de refuerzo en la última parte técnica de la disertación. El controlador está a cargo de operar la red para lograr una utilización eficiente de energía y previene el apagón de SB

Product/Brand co-creation methodology crossing marketing, design thinking, creativity and management: ideas(r)evolution

This thesis introduce a new innovation methodology called IDEAS(R)EVOLUTION that was developed according to an on-going experimental research project started in 2007. This new approach to innovation has initial based on Design thinking for innovation theory and practice. The concept of design thinking for innovation has received much attention in recent years. This innovation approach has climbed from the design and designers knowledge field towards other knowledge areas, mainly business management and marketing. Human centered approach, radical collaboration, creativity and breakthrough thinking are the main founding principles of Design thinking that were adapted by those knowledge areas due to their assertively and fitness to the business context and market complexity evolution. Also Open innovation, User-centered innovation and later on Living Labs models emerge as answers to the market and consumers pressure and desire for new products, new services or new business models. Innovation became the principal business management focus and strategic orientation. All this changes had an impact also in the marketing theory. It is possible now to have better strategies, communications plans and continuous dialogue systems with the target audience, incorporating their insights and promoting them to the main dissemination ambassadors of our innovations in the market. Drawing upon data from five case studies, the empirical findings in this dissertation suggest that companies need to shift from Design thinking for innovation approach to an holistic, multidimensional and integrated innovation system. The innovation context it is complex, companies need deeper systems then the success formulas that “commercial “Design thinking for innovation “preaches”. They need to learn how to change their organization culture, how to empower their workforce and collaborators, how to incorporate external stakeholders in their innovation processes, hoe to measure and create key performance indicators throughout the innovation process to give them better decision making data, how to integrate meaning and purpose in their innovation philosophy. Finally they need to understand that the strategic innovation effort it is not a “one shot” story it is about creating a continuous flow of interaction and dialogue with their clients within a “value creation chain“ mindset; RESUMO: Metodologia de co-criação de um produto/marca cruzando Marketing, Design Thinking, Criativity and Management - IDEAS(R)EVOLUTION. Esta dissertação apresenta uma nova metodologia de inovação chamada IDEAS(R)EVOLUTION, que foi desenvolvida segundo um projecto de investigação experimental contínuo que teve o seu início em 2007. Esta nova abordagem baseou-se, inicialmente, na teoria e na práctica do Design thinking para a inovação. Actualmente o conceito do Design Thinking para a inovação “saiu” do dominio da area de conhecimento do Design e dos Designers, tendo despertado muito interesse noutras áreas como a Gestão e o Marketing. Uma abordagem centrada na Pessoa, a colaboração radical, a criatividade e o pensamento disruptivo são principios fundadores do movimento do Design thinking que têm sido adaptados por essas novas áreas de conhecimento devido assertividade e adaptabilidade ao contexto dos negócios e à evolução e complexidade do Mercado. Também os modelos de Inovação Aberta, a inovação centrada no utilizador e mais tarde os Living Labs, emergem como possiveis soluções para o Mercado e para a pressão e desejo dos consumidores para novos productos, serviços ou modelos de negócio. A inovação passou a ser o principal foco e orientação estratégica na Gestão. Todas estas mudanças também tiveram impacto na teoria do Marketing. Hoje é possivel criar melhores estratégias, planos de comunicação e sistemas continuos de diálogo com o público alvo, incorporando os seus insights e promovendo os consumidores como embaixadores na disseminação da inovação das empresas no Mercado Os resultados empiricos desta tese, construídos com a informação obtida nos cinco casos realizados, sugerem que as empresas precisam de se re-orientar do paradigma do Design thinking para a inovação, para um sistema de inovação mais holistico, multidimensional e integrado. O contexto da Inovação é complexo, por isso as empresas precisam de sistemas mais profundos e não apenas de “fórmulas comerciais” como o Design thinking para a inovação advoga. As Empresas precisam de aprender como mudar a sua cultura organizacional, como capacitar sua força de trabalho e colaboradores, como incorporar os públicos externos no processo de inovação, como medir o processo de inovação criando indicadores chave de performance e obter dados para um tomada de decisão mais informada, como integrar significado e propósito na sua filosofia de inovação. Por fim, precisam de perceber que uma estratégia de inovação não passa por ter “sucesso uma vez”, mas sim por criar um fluxo contínuo de interação e diálogo com os seus clientes com uma mentalidade de “cadeia de criação de valor

EUSN 2021 Book of Abstracts, Fifth European Conference on Social Networks

Book of abstract of the fifth European conference on Social Networks EUSN 202

Challenges and Opportunities in Applied System Innovation

This book introduces and provides solutions to a variety of problems faced by society, companies and individuals in a quickly changing and technology-dependent world. The wide acceptance of artificial intelligence, the upcoming fourth industrial revolution and newly designed 6G technologies are seen as the main enablers and game changers in this environment. The book considers these issues not only from a technological viewpoint but also on how society, labor and the economy are affected, leading to a circular economy that affects the way people design, function and deploy complex systems