Integration of Auxiliary Data Knowledge in Prototype Based Vector Quantization and Classification Models

This thesis deals with the integration of auxiliary data knowledge into machine learning methods especially prototype based classification models. The problem of classification is diverse and evaluation of the result by using only the accuracy is not adequate in many applications. Therefore, the classification tasks are analyzed more deeply. Possibilities to extend prototype based methods to integrate extra knowledge about the data or the classification goal is presented to obtain problem adequate models. One of the proposed extensions is Generalized Learning Vector Quantization for direct optimization of statistical measurements besides the classification accuracy. But also modifying the metric adaptation of the Generalized Learning Vector Quantization for functional data, i. e. data with lateral dependencies in the features, is considered.:Symbols and Abbreviations 1 Introduction 1.1 Motivation and Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Utilized Data Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 Prototype Based Methods 19 2.1 Unsupervised Vector Quantization . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.1.1 C-means . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.1.2 Self-Organizing Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.1.3 Neural Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.1.4 Common Generalizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.2 Supervised Vector Quantization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.2.1 The Family of Learning Vector Quantizers - LVQ . . . . . . 36 2.2.2 Generalized Learning Vector Quantization . . . . . . . . . 38 2.3 Semi-Supervised Vector Quantization . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.3.1 Learning Associations by Self-Organization . . . . . . . . . 42 2.3.2 Fuzzy Labeled Self-Organizing Map . . . . . . . . . . . . . 43 2.3.3 Fuzzy Labeled Neural Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.4 Dissimilarity Measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.4.1 Differentiable Kernels in Generalized LVQ . . . . . . . . . 52 2.4.2 Dissimilarity Adaptation for Performance Improvement . 56 3 Deeper Insights into Classification Problems - From the Perspective of Generalized LVQ- 81 3.1 Classification Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.2 The Classification Task . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.3 Evaluation of Classification Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.4 The Classification Task as an Ill-Posed Problem . . . . . . . . . . . 92 4 Auxiliary Structure Information and Appropriate Dissimilarity Adaptation in Prototype Based Methods 93 4.1 Supervised Vector Quantization for Functional Data . . . . . . . . 93 4.1.1 Functional Relevance/Matrix LVQ . . . . . . . . . . . . . . 95 4.1.2 Enhancement Generalized Relevance/Matrix LVQ . . . . 109 4.2 Fuzzy Information About the Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 4.2.1 Fuzzy Semi-Supervised Self-Organizing Maps . . . . . . . 122 4.2.2 Fuzzy Semi-Supervised Neural Gas . . . . . . . . . . . . . 123 5 Variants of Classification Costs and Class Sensitive Learning 137 5.1 Border Sensitive Learning in Generalized LVQ . . . . . . . . . . . 137 5.1.1 Border Sensitivity by Additive Penalty Function . . . . . . 138 5.1.2 Border Sensitivity by Parameterized Transfer Function . . 139 5.2 Optimizing Different Validation Measures by the Generalized LVQ 147 5.2.1 Attention Based Learning Strategy . . . . . . . . . . . . . . 148 5.2.2 Optimizing Statistical Validation Measurements for Binary Class Problems in the GLVQ . . . . . . . . . . . . . 155 5.3 Integration of Structural Knowledge about the Labeling in Fuzzy Supervised Neural Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 6 Conclusion and Future Work 165 My Publications 168 A Appendix 173 A.1 Stochastic Gradient Descent (SGD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 A.2 Support Vector Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 A.3 Fuzzy Supervised Neural Gas Algorithm Solved by SGD . . . . . 179 Bibliography 182 Acknowledgements 20

Organization based multiagent architecture for distributed environments

[EN]Distributed environments represent a complex field in which applied solutions should be flexible and include significant adaptation capabilities. These environments are related to problems where multiple users and devices may interact, and where simple and local solutions could possibly generate good results, but may not be effective with regards to use and interaction. There are many techniques that can be employed to face this kind of problems, from CORBA to multi-agent systems, passing by web-services and SOA, among others. All those methodologies have their advantages and disadvantages that are properly analyzed in this documents, to finally explain the new architecture presented as a solution for distributed environment problems. The new architecture for solving complex solutions in distributed environments presented here is called OBaMADE: Organization Based Multiagent Architecture for Distributed Environments. It is a multiagent architecture based on the organizations of agents paradigm, where the agents in the architecture are structured into organizations to improve their organizational capabilities. The reasoning power of the architecture is based on the Case-Based Reasoning methology, being implemented in a internal organization that uses agents to create services to solve the external request made by the users. The OBaMADE architecture has been successfully applied to two different case studies where its prediction capabilities have been properly checked. Those case studies have showed optimistic results and, being complex systems, have demonstrated the abstraction and generalizations capabilities of the architecture. Nevertheless OBaMADE is intended to be able to solve much other kind of problems in distributed environments scenarios. It should be applied to other varieties of situations and to other knowledge fields to fully develop its potencial.[ES]Los entornos distribuidos representan un campo de conocimiento complejo en el que las soluciones a aplicar deben ser flexibles y deben contar con gran capacidad de adaptación. Este tipo de entornos está normalmente relacionado con problemas donde varios usuarios y dispositivos entran en juego. Para solucionar dichos problemas, pueden utilizarse sistemas locales que, aunque ofrezcan buenos resultados en términos de calidad de los mismos, no son tan efectivos en cuanto a la interacción y posibilidades de uso. Existen múltiples técnicas que pueden ser empleadas para resolver este tipo de problemas, desde CORBA a sistemas multiagente, pasando por servicios web y SOA, entre otros. Todas estas mitologías tienen sus ventajas e inconvenientes, que se analizan en este documento, para explicar, finalmente, la nueva arquitectura presentada como una solución para los problemas generados en entornos distribuidos. La nueva arquitectura aquí se llama OBaMADE, que es el acrónimo del inglés Organization Based Multiagent Architecture for Distributed Environments (Arquitectura Multiagente Basada en Organizaciones para Entornos Distribuidos). Se trata de una arquitectura multiagente basasa en el paradigma de las organizaciones de agente, donde los agentes que forman parte de la arquitectura se estructuran en organizaciones para mejorar sus capacidades organizativas. La capacidad de razonamiento de la arquitectura está basada en la metodología de razonamiento basado en casos, que se ha implementado en una de las organizaciones internas de la arquitectura por medio de agentes que crean servicios que responden a las solicitudes externas de los usuarios. La arquitectura OBaMADE se ha aplicado de forma exitosa a dos casos de estudio diferentes, en los que se han demostrado sus capacidades predictivas. Aplicando OBaMADE a estos casos de estudio se han obtenido resultados esperanzadores y, al ser sistemas complejos, se han demostrado las capacidades tanto de abstracción como de generalización de la arquitectura presentada. Sin embargo, esta arquitectura está diseñada para poder ser aplicada a más tipo de problemas de entornos distribuidos. Debe ser aplicada a más variadas situaciones y a otros campos de conocimiento para desarrollar completamente el potencial de esta arquitectura

Acquisition and Declarative Analytical Processing of Spatio-Temporal Observation Data

A generic framework for spatio-temporal observation data acquisition and declarative analytical processing has been designed and implemented in this Thesis. The main contributions of this Thesis may be summarized as follows: 1) generalization of a data acquisition and dissemination server, with great applicability in many scientific and industrial domains, providing flexibility in the incorporation of different technologies for data acquisition, data persistence and data dissemination, 2) definition of a new hybrid logical-functional paradigm to formalize a novel data model for the integrated management of entity and sampled data, 3) definition of a novel spatio-temporal declarative data analysis language for the previous data model, 4) definition of a data warehouse data model supporting observation data semantics, including application of the above language to the declarative definition of observation processes executed during observation data load, and 5) column-oriented parallel and distributed implementation of the spatial analysis declarative language. The huge amount of data to be processed forces the exploitation of current multi-core hardware architectures and multi-node cluster infrastructures

Reconeixement afectiu automàtic mitjançant l'anàlisi de paràmetres acústics i lingüístics de la parla espontània

Aquesta tesi aborda el reconeixement automàtic d'emocions espontànies basat en l'anàlisi del senyal de veu. Es realitza dins del Grup de recerca de Tecnologies Mèdia d’Enginyeria i Arquitectura La Salle, tenint el seu origen en un moment en el qual existeixen obertes diverses línies de recerca relacionades amb la síntesi afectiva però cap d’elles relacionada amb la seva anàlisi. La motivació és millorar la interacció persona-màquina aportant un mòdul d'anàlisi en l'entrada dels sistemes que permeti, posteriorment, generar una resposta adequada a través dels mòduls de síntesis en la sortida dels mateixos. El focus d'atenció se situa en l'expressivitat afectiva, intentant dotar d'habilitats d'intel•ligència emocional a sistemes d'intel•ligència artificial amb l'objectiu d'aconseguir que la interacció persona-màquina s'assembli, en la major mesura possible, a la comunicació humana. En primer lloc es realitza una anàlisi preliminar basada en locucions gravades en condicions ideals. L'expressivitat vocal en aquest cas és actuada i els enregistraments responen a un guió previ que determina a priori l'etiqueta que descriu el contingut afectiu de les mateixes. Si bé aquest no és el paradigma de la interacció en un entorn realista, aquest primer pas serveix per provar les primeres aproximacions a la parametrització dels corpus, els mètodes de selecció de paràmetres i la seva utilitat en l'optimització dels procediments, així com la viabilitat de considerar el sistema de reconeixement afectiu com un exercici de classificació categòrica. Així mateix, permet comparar els resultats obtinguts en aquest escenari amb els que s'obtenen posteriorment en l'escenari realista. Si bé pot considerar-se que la utilitat d'un marc de treball com l'aquí proposat manca d'interès més enllà de l’exercici de comprovació citat, en aquesta tesi es proposa un sistema basat en aquest plantejament la finalitat del qual és la validació automàtica d'un corpus de veu expressiva destinat a síntesi, ja que en síntesi sí és necessari que el corpus estigui gravat en condicions òptimes posat perquè serà emprat per a la generació de noves locucions. En segon lloc la tesi aprofundeix en l'anàlisi del corpus FAU Aibo, un corpus multilocutor de veu expressiva espontània gravat en alemany a partir d'interaccions naturals d'un grup de nens i nenes amb un robot dotat d'un micròfon. En aquest cas el plantejament és completament diferent a l'anterior partint de la definició del propi corpus, en el qual les locucions no responen a un guió previ i les etiquetes afectives s'assignen posteriorment a partir de l'avaluació subjectiva de les mateixes. Així mateix, el grau d'expressivitat emocional d'aquestes locucions és inferior al de les gravades per un actor o una actriu perquè que són espontànies i les emocions, atès que es generen de forma natural, no responen necessàriament a una definició prototípica. Tot això sense considerar que les condicions d'enregistrament no són les mateixes que les que s'obtindrien en un estudi d'enregistrament professional. En aquest escenari els resultats són molt diferents als obtinguts en l'escenari anterior raó per la qual es fa necessari un estudi més detallat. En aquest sentit es plantegen dues parametritzacions, una a nivell acústic i una altra a nivell lingüístic, ja que la segona podria no veure's tan afectada pels elements que poden degradar la primera, tals com a soroll o altres artefactes. Es proposen diferents sistemes de classificació de complexitat variable malgrat que, sovint, els sistemes més senzills produeixen resultats adequats. També es proposen diferents agrupacions de paràmetres intentant aconseguir un conjunt de dades el més petit possible que sigui capaç de dur a terme un reconeixement afectiu automàtic de forma eficaç. Els resultats obtinguts en l'anàlisi de les expressions espontànies posen de manifest la complexitat del problema tractat i es corresponen amb valors inferiors als obtinguts a partir de corpus gravats en condicions ideals. No obstant això, els esquemes proposats aconsegueixen obtenir resultats que superen els publicats a data d’avui en estudis realitzats en condicions anàlogues i obren, per tant, la porta a recerques futures en aquest àmbit.Esta tesis aborda el reconocimiento automático de emociones espontáneas basado en el análisis de la señal de voz. Se realiza dentro del Grup de recerca de Tecnologies Mèdia de Enginyeria i Arquitectura La Salle, teniendo su origen en un momento en el que existen abiertas varias líneas de investigación relacionadas con la síntesis afectiva pero ninguna relacionada con su análisis. La motivación es mejorar la interacción persona-máquina aportando un módulo de análisis en la entrada de los sistemas que permita, posteriormente, generar una respuesta adecuada a través de los módulos de síntesis en la salida de los mismos. El centro de atención se sitúa en la expresividad afectiva, intentando dotar de habilidades de inteligencia emocional a sistemas de inteligencia artificial con el objetivo de lograr que la interacción persona-máquina se asemeje, en la mayor medida posible, a la comunicación humana. En primer lugar se realiza un análisis preliminar basado en locuciones grabadas en condiciones ideales. La expresividad vocal en este caso es actuada y las grabaciones responden a un guion previo que determina a priori la etiqueta que describe el contenido afectivo de las mismas. Si bien este no es el paradigma de la interacción en un entorno realista, este primer paso sirve para probar las primeras aproximaciones a la parametrización de los corpus, los métodos de selección de parámetros y su utilidad en la optimización de los procedimientos, así como la viabilidad de considerar el sistema de reconocimiento afectivo como un ejercicio de clasificación categórica. Asimismo, permite comparar los resultados obtenidos en este escenario con los que se obtienen posteriormente en el escenario realista. Si bien pudiera considerarse que la utilidad de un marco de trabajo como el aquí propuesto carece de interés más allá del mero ejercicio de comprobación citado, en esta tesis se propone un sistema basado en este planteamiento cuya finalidad es la validación automática de un corpus de voz expresiva destinado a síntesis, ya que en síntesis sí es necesario que el corpus esté grabado en condiciones óptimas puesto que será empleado para la generación de nuevas locuciones. En segundo lugar la tesis profundiza en el análisis del corpus FAU Aibo, un corpus multilocutor de voz expresiva espontánea grabado en alemán a partir de interacciones naturales de un grupo de niños y niñas con un robot dotado de un micrófono. En este caso el planteamiento es completamente distinto al anterior partiendo de la definición del propio corpus, en el que las locuciones no responden a un guion previo y las etiquetas afectivas se asignan posteriormente a partir de la evaluación subjetiva de las mismas. Asimismo, el grado de expresividad emocional de estas locuciones es inferior al de las grabadas por un actor o una actriz en tanto que son espontáneas y las emociones, dado que se generan de forma natural, no responden necesariamente a una definición prototípica. Todo ello sin considerar que las condiciones de grabación no son las mismas que las que se obtendrían en un estudio de grabación profesional. En este escenario los resultados son muy diferentes a los obtenidos en el escenario anterior por lo que se requiere un estudio más detallado. En este sentido se plantean dos parametrizaciones, una a nivel acústico y otra a nivel lingüístico, ya que la segunda podría no verse tan afectada por los elementos que pueden degradar la primera, tales como ruido u otros artefactos. Se proponen distintos sistemas de clasificación de complejidad variable a pesar de que, a menudo, los sistemas más sencillos producen resultados buenos. También se proponen distintas agrupaciones de parámetros intentando conseguir un conjunto de datos lo más pequeño posible que sea capaz de llevar a cabo un reconocimiento afectivo automático de forma eficaz. Los resultados obtenidos en el análisis de las expresiones espontáneas ponen de manifiesto la complejidad del problema tratado y se corresponden con valores inferiores a los obtenidos a partir de corpus grabados en condiciones ideales. Sin embargo, los esquemas propuestos logran obtener resultados que superan los publicados hasta la fecha en estudios realizados en condiciones análogas y abren, por lo tanto, la puerta a investigaciones futuras en este ámbito.The topic of this thesis is about automatic spontaneous emotion recognition from the analysis of the speech signal. It is carried out in the Grup de recerca de Tecnologies Mèdia of Enginyeria i Arquitectura La Salle, and it was started when several research lines related to the synthesis of emotions were in progress but no one related to its analysis. The motivation is to improve human-machine interaction by developing an analysis module to be adapted as an input to the devices able to generate an appropriate answer at the output through their synthesis modules. The highlight is the expression of emotion, trying to give emotional intelligence skills to systems of artificial intelligence. The main goal is to make human-machine interaction more similar to human communication. First, we carried out a preliminary analysis of utterances recorded under ideal conditions. Vocal expression was, in this case, acted and the recordings followed a script which determined the descriptive label of their emotional content. Although this was not the paradigm of interaction in a realistic scenario, this previous step was useful to test the first approaches to parameterisation of corpora, feature selection methods and their utility optimizing the proposed procedures, and to determine whether the consideration of the emotion recognition problem as a categorical classification exercise is viable. Moreover, it allowed the comparison of the results in this scenario with the results obtained in the realistic environment. This framework can be useful in other contexts, additionally to this comparison utility. In this thesis we propose a system based on it with the goal of validating automatically an expressive speech corpus for synthesis. In the synthesis field, corpora must be recorded under real conditions to create new speech utterances. Second, we present an analysis of the FAU Aibo corpus, a multispeaker corpus of emotional spontaneous speech recorded in German from the interaction of a group of children with a robot with a microphone. In this case the approach was different because of the definition of the corpus. The recordings of the FAU Aibo corpus did not follow a script and the emotion category labels were assigned after a subjective evaluation process. Moreover, the emotional content of these recordings was lower than in those recorded by actors because of their spontaneity and emotions were not prototypical because they were generated naturally, not following a script. Furthermore, recording conditions were not the same that in a professional recording studio. In this scenario, results were very different to those obtained in the previous one. For this reason a more accurate analysis was required. In this sense we used two parameterisations, adding linguistic parameters to the acoustic information because the first one could be more robust to noise or some other artefacts than the second one. We considered several classifiers of different complexity although, often, simple systems get the better results. Moreover, we defined several sets of features trying to get a reduced set of data able to work efficiently in the automatic emotion recognition task. Results related to the analysis of the spontaneous emotions confirmed the complexity of the problem and revealed lower values than those associated to the corpus recorded under ideal conditions. However, the schemas got better results than those published so far in works carried out under similar conditions. This opens a door to future research in this area

Mobile Health Technologies

Mobile Health Technologies, also known as mHealth technologies, have emerged, amongst healthcare providers, as the ultimate Technologies-of-Choice for the 21st century in delivering not only transformative change in healthcare delivery, but also critical health information to different communities of practice in integrated healthcare information systems. mHealth technologies nurture seamless platforms and pragmatic tools for managing pertinent health information across the continuum of different healthcare providers. mHealth technologies commonly utilize mobile medical devices, monitoring and wireless devices, and/or telemedicine in healthcare delivery and health research. Today, mHealth technologies provide opportunities to record and monitor conditions of patients with chronic diseases such as asthma, Chronic Obstructive Pulmonary Diseases (COPD) and diabetes mellitus. The intent of this book is to enlighten readers about the theories and applications of mHealth technologies in the healthcare domain

Efficient multilevel scheduling in grids and clouds with dynamic provisioning

Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Informática, Departamento de Arquitectura de Computadores y Automática, leída el 12-01-2016La consolidación de las grandes infraestructuras para la Computación Distribuida ha resultado en una plataforma de Computación de Alta Productividad que está lista para grandes cargas de trabajo. Los mejores exponentes de este proceso son las federaciones grid actuales. Por otro lado, la Computación Cloud promete ser más flexible, utilizable, disponible y simple que la Computación Grid, cubriendo además muchas más necesidades computacionales que las requeridas para llevar a cabo cálculos distribuidos. En cualquier caso, debido al dinamismo y la heterogeneidad presente en grids y clouds, encontrar la asignación ideal de las tareas computacionales en los recursos disponibles es, por definición un problema NP-completo, y sólo se pueden encontrar soluciones subóptimas para estos entornos. Sin embargo, la caracterización de estos recursos en ambos tipos de infraestructuras es deficitaria. Los sistemas de información disponibles no proporcionan datos fiables sobre el estado de los recursos, lo cual no permite la planificación avanzada que necesitan los diferentes tipos de aplicaciones distribuidas. Durante la última década esta cuestión no ha sido resuelta para la Computación Grid y las infraestructuras cloud establecidas recientemente presentan el mismo problema. En este marco, los planificadores (brokers) sólo pueden mejorar la productividad de las ejecuciones largas, pero no proporcionan ninguna estimación de su duración. La planificación compleja ha sido abordada tradicionalmente por otras herramientas como los gestores de flujos de trabajo, los auto-planificadores o los sistemas de gestión de producción pertenecientes a ciertas comunidades de investigación. Sin embargo, el bajo rendimiento obtenido con estos mecanismos de asignación anticipada (early-binding) es notorio. Además, la diversidad en los proveedores cloud, la falta de soporte de herramientas de planificación y de interfaces de programación estandarizadas para distribuir la carga de trabajo, dificultan la portabilidad masiva de aplicaciones legadas a los entornos cloud...The consolidation of large Distributed Computing infrastructures has resulted in a High-Throughput Computing platform that is ready for high loads, whose best proponents are the current grid federations. On the other hand, Cloud Computing promises to be more flexible, usable, available and simple than Grid Computing, covering also much more computational needs than the ones required to carry out distributed calculations. In any case, because of the dynamism and heterogeneity that are present in grids and clouds, calculating the best match between computational tasks and resources in an effectively characterised infrastructure is, by definition, an NP-complete problem, and only sub-optimal solutions (schedules) can be found for these environments. Nevertheless, the characterisation of the resources of both kinds of infrastructures is far from being achieved. The available information systems do not provide accurate data about the status of the resources that can allow the advanced scheduling required by the different needs of distributed applications. The issue was not solved during the last decade for grids and the cloud infrastructures recently established have the same problem. In this framework, brokers only can improve the throughput of very long calculations, but do not provide estimations of their duration. Complex scheduling was traditionally tackled by other tools such as workflow managers, self-schedulers and the production management systems of certain research communities. Nevertheless, the low performance achieved by these earlybinding methods is noticeable. Moreover, the diversity of cloud providers and mainly, their lack of standardised programming interfaces and brokering tools to distribute the workload, hinder the massive portability of legacy applications to cloud environments...Depto. de Arquitectura de Computadores y AutomáticaFac. de InformáticaTRUEsubmitte

A platform-independent domain-specific modeling language for multiagent systems

Associated with the increasing acceptance of agent-based computing as a novel software engineering paradigm, recently a lot of research addresses the development of suitable techniques to support the agent-oriented software development. The state-of-the-art in agent-based software development is to (i) design the agent systems basing on an agent-based methodology and (ii) take the resulting design artifact as a base to manually implement the agent system using existing agent-oriented programming languages or general purpose languages like Java. Apart from failures made when manually transform an abstract specification into a concrete implementation, the gap between design and implementation may also result in the divergence of design and implementation. The framework discussed in this dissertation presents a platform-independent domain-specific modeling language for MASs called Dsml4MAS that allows modeling agent systems in a platform-independent and graphical manner. Apart from the abstract design, Dsml4MAS also allows to automatically (i) check the generated design artifacts against a formal semantic specification to guarantee the well-formedness of the design and (ii) translate the abstract specification into a concrete implementation. Taking both together, Dsml4MAS ensures that for any well-formed design, an associated implementation will be generated closing the gap between design and code.Aufgrund wachsender Akzeptanz von Agentensystemen zur Behandlung komplexer Problemstellungen wird der Schwerpunkt auf dem Gebiet der agentenorientierten Softwareentwicklung vor allem auf die Erforschung von geeignetem Entwicklungswerkzeugen gesetzt. Stand der Forschung ist es dabei das Agentendesign mittels einer Agentenmethodologie zu spezifizieren und die resultierenden Artefakte als Grundlage zur manuellen Programmierung zu verwenden. Fehler, die bei dieser manuellen Überführung entstehen, machen insbesondere das abstrakte Design weniger nützlich in Hinsicht auf die Nachhaltigkeit der entwickelten Softwareapplikation. Das in dieser Dissertation diskutierte Rahmenwerk erörtert eine plattformunabhängige domänenspezifische Modellierungssprache für Multiagentensysteme namens Dsml4MAS. Dsml4MAS erlaubt es Agentensysteme auf eine plattformunabhängige und graphische Art und Weise darzustellen. Die Modellierungssprache umfasst (i) eine abstrakte Syntax, die das Vokabular der Sprache definiert, (ii) eine konkrete Syntax, die die graphische Darstellung spezifiziert sowie (iii) eine formale Semantik, die dem Vokabular eine präzise Bedeutung gibt. Dsml4MAS ist Bestandteil einer (semi-automatischen) Methodologie, die es (i) erlaubt die abstrakte Spezifikation schrittweise bis hin zur konkreten Implementierung zu konkretisieren und (ii) die Interoperabilität zu alternativen Softwareparadigmen wie z.B. Dienstorientierte Architekturen zu gewährleisten

XLIII Jornadas de Automática: libro de actas: 7, 8 y 9 de septiembre de 2022, Logroño (La Rioja)

[Resumen] Las Jornadas de Automática (JA) son el evento más importante del Comité Español de Automática (CEA), entidad científico-técnica con más de cincuenta años de vida y destinada a la difusión e implantación de la Automática en la sociedad. Este año se celebra la cuadragésima tercera edición de las JA, que constituyen el punto de encuentro de la comunidad de Automática de nuestro país. La presente edición permitirá dar visibilidad a los nuevos retos y resultados del ámbito, y su uso en un gran número de aplicaciones, entre otras, las energías renovables, la bioingeniería o la robótica asistencial. Además de la componente científica, que se ve reflejada en este libro de actas, las JA son un punto de encuentro de las diferentes generaciones de profesores, investigadores y profesionales, incluyendo la componente social que es de vital importancia. Esta edición 2022 de las JA se celebra en Logroño, capital de La Rioja, región mundialmente conocida por la calidad de sus vinos de Denominación de Origen y que ha asumido el desafío de poder ganar competitividad a través de la transformación verde y digital. Pero también por ser la cuna del castellano e impulsar el Valle de la Lengua con la ayuda de las nuevas tecnologías, entre ellas la Automática Inteligente. Los organizadores de estas JA, pertenecientes al Área de Ingeniería de Sistemas y Automática del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de La Rioja (UR), constituyen un pilar fundamental en el apoyo a la región para el estudio, implementación y difusión de estos retos. Esta edición, la primera en formato íntegramente presencial después de la pandemia de la covid-19, cuenta con más de 200 asistentes y se celebra a caballo entre el Edificio Politécnico de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial y el Monasterio de Yuso situado en San Millán de la Cogolla, dos marcos excepcionales para la realización de las JA. Como parte del programa científico, dos sesiones plenarias harán hincapié, respectivamente, sobre soluciones de control para afrontar los nuevos retos energéticos, y sobre la calidad de los datos para una inteligencia artificial (IA) imparcial y confiable. También, dos mesas redondas debatirán aplicaciones de la IA y la implantación de la tecnología digital en la actividad profesional. Adicionalmente, destacaremos dos clases magistrales alineadas con tecnología de última generación que serán impartidas por profesionales de la empresa. Las JA también van a albergar dos competiciones: CEABOT, con robots humanoides, y el Concurso de Ingeniería de Control, enfocado a UAVs. A todas estas actividades hay que añadir las reuniones de los grupos temáticos de CEA, las exhibiciones de pósteres con las comunicaciones presentadas a las JA y los expositores de las empresas. Por último, durante el evento se va a proceder a la entrega del “Premio Nacional de Automática” (edición 2022) y del “Premio CEA al Talento Femenino en Automática”, patrocinado por el Gobierno de La Rioja (en su primera edición), además de diversos galardones enmarcados dentro de las actividades de los grupos temáticos de CEA. Las actas de las XLIII Jornadas de Automática están formadas por un total de 143 comunicaciones, organizadas en torno a los nueve Grupos Temáticos y a las dos Líneas Estratégicas de CEA. Los trabajos seleccionados han sido sometidos a un proceso de revisión por pares

Dinâmicas de MOODLiz@ção num agrupamento de escolas de Matosinhos: o caso do agrupamento vertical de escolas de Leça da Palmeira/Santa Cruz do Bispo

Doutoramento em Multimédia em EducaçãoO advento da Internet e da Web, na década de 1990, a par da introdução e desenvolvimento das novas TIC e, por consequência, a emergência da Sociedade da Informação e do Conhecimento, implicaram uma profunda alteração na forma de análise dos processos de ensino-aprendizagem, já não apenas segundo um prisma cognitivista, mas, agora, também social, isto é, segundo a(s) perspetiva(s) construtivista(s). Simultaneamente, torna-se imperativo que, para que possam transformar-se em futuros trabalhadores de sucesso, isto é, trabalhadores de conhecimento (Gates, 1999), os sujeitos aprendentes passem a ser efetivamente educados/preparados para a Sociedade da Informação e do Conhecimento e, tanto quanto possível, através da educação/formação ao longo da vida (Moore e Thompson, 1997; Chute, Thompson e Hancock, 1999). Todavia, de acordo com Jorge Reis Lima e Zélia Capitão, não se deve considerar esta mudança de paradigma como uma revolução mas, antes, uma evolução, ou, mais concretamente ainda, uma “conciliação de perspectivas cognitivas e sociais” (Reis Lima e Capitão, 2003:53). Assim, às instituições de ensino/formação cumprirá a tarefa de preparar os alunos para as novas competências da era digital, promovendo “a aprendizagem dos pilares do conhecimento que sustentarão a sua aprendizagem ao longo da vida” (Reis Lima e Capitão, Ibidem:54), isto é, “aprender a conhecer”, “aprender a fazer”, “aprender a viver em comum”, e “aprender a ser” (Equipa de Missão para a Sociedade da Informação, 1997:39; negritos e sublinhados no original). Para outros, a Internet, ao afirmar-se como uma tecnologia ubíqua, cada vez mais acessível, e de elevado potencial, “vem revolucionando a gestão da informação, o funcionamento do mercado de capitais, as cadeias e redes de valor, o comércio mundial, a relação entre governos e cidadãos, os modos de trabalhar e de comunicar, o entretenimento, o contacto intercultural, os estilos de vida, as noções de tempo e de distância. A grande interrogação actual reside em saber se a Internet poderá também provocar alterações fundamentais nos modos de aprender e de ensinar” (Carneiro, 2002:17-18; destaques no original). Trata-se, portanto, como argumenta Armando Rocha Trindade (2004:10), de reconhecer que “Os requisitos obrigatórios para a eficácia da aprendizagem a ser assim assegurada são: a prévia disponibilidade de materiais educativos ou de formação de alta qualidade pedagógica e didáctica, tanto quanto possível auto-suficientes em termos de conteúdos teóricos e aplicados, bem como a previsão de mecanismos capazes de assegurar, permanentemente, um mínimo de interactividade entre docentes e aprendentes, sempre que quaisquer dificuldades destes possam manifestarse”. Esta questão é também equacionada pelo Eng.º Arnaldo Santos, da PT Inovação, quando considera que, à semelhança da “maioria dos países, a formação a distância em ambientes Internet e Intranet, vulgo e-Learning, apresenta-se como uma alternativa pedagógica em franca expansão. Portugal está a despertar para esta nova realidade. São várias as instituições nacionais do sector público e privado que utilizam o e-Learning como ferramenta ou meio para formar as suas pessoas” (Santos, 2002:26). Fernando Ramos acrescenta também que os sistemas de educação/formação que contemplam componentes não presenciais, “isto é que potenciam a flexibilidade espacial, têm vindo a recorrer às mais variadas tecnologias de comunicação para permitir a interacção entre os intervenientes, nomeadamente entre os professores e os estudantes. Um pouco por todo o mundo, e também em Portugal, se têm implantado sistemas (habitualmente designados como sistemas de ensino a distância), recorrendo às mais diversas tecnologias de telecomunicações, de que os sistemas de educação através de televisão ou os sistemas de tutoria por rádio ou telefone são exemplos bem conhecidos” (Ramos, 2002b:138-139). Ora, o nosso estudo entronca precisamente na análise de um sistema ou plataforma tecnológica de gestão de aprendizagens (Learning Management System - LMS), o MOODLE, procurando-se, deste modo, dar resposta ao reconhecimento de que “urge investigar sobre a utilização real e pedagógica da plataforma” (Carvalho, 2007:27). Por outro lado, não descurando o rol de interrogações de outros investigadores em torno da utilização do MOODLE, nem enveredando pelas visões mais céticas que inclusive pressagiam a sua “morte” (Fernandes, 2008b:134), também nós nos questionamos se esta ferramenta nem sequer vai conseguir transpor “a fase de final de entusiasmo, e tornar-se uma ferramenta de minorias e de usos ocasionais?” (Fernandes, Op. cit.:133).The beginning of Internet and of the Web, in the nineties, along with the introduction and development of new ICT and, as a consequence, the emergence of the Information and Knowledge Society, implied a profound change in the ways o of the teaching and learning processes, not any longer according to a single cognitivist prism, but, now, also social, i.e., according to the constructivist perspective(s). Simultaneously it becomes imperative that , so as to become future success workers, that is, knowledge workers (Gates, 1999), learners have to be effectively educated/prepared for the Information and Knowledge Society and, as much as possible, through lifelong education/training (Moore e Thompson, 1997; Chute, Thompson e Hancock, 1999). However, according to Jorge Reis Lima and Zélia Capitão, one cannot consider this change of paradigm as a revolution but rather as an evolution, or, more precisely yet, a “conciliation of cognitive and social perspectives” (Reis Lima and Capitão, 2003:53). Therefore, it is up to the teaching/training institutions to fulfil the task of preparing students for the new competences of the digital era, promoting “the learning of the principles of knowledge that will sustain the learning throughout life” (Reis Lima and Capitão, Ibidem:54), that is, “learning to know”, “learning to do”, “learning to live in common”, and “Learning to be” (Equipa de Missão para a Sociedade da Informação, 1997:39; bold and underlines in the original). For other, the Internet, affirming itself as an ubiquitous technology, more and more accessible and of high potential, “has been revolutionising the management of information, the functioning of the market of capitals, the chains and networks of value, the world commerce, the relationships between governments and citizens, the modes of working and of communicating, entertainment, the intercultural contact, life styles, the notions of time and distance. The great question at present resides in knowing whether the Internet can provoke fundamental changes in the ways of learning and teaching” (Carneiro, 2002:17-18; highlights in the original). We face, therefore, as Armando Rocha Trindade (2004:10) argues, the recognition that “The compulsory requisites for effective learning to be thus assured are: prior availability of educational or training materials of high pedagogical and didactic quality, as far as possible self sufficient in terms of theoretical and applied content, as well as the provision of mechanisms capable of assuring, permanently, a minimum of interactivity between teachers and learners, whenever any difficulty is manifested”. This issue is also equated by Engineer Arnaldo Santos, from PT Inovação, when he considers that, as it happens in the “majority of countries, distance education in Internet and Intranet environments, generally labelled e-Learning, is presented as a pedagogical alternative in overt expansion. Portugal is awakening for this new reality. There are various national public and private sector institutions that use e-Learning as a tool or means to train their people” (Santos, 2002:26). Fernando Ramos also adds that the systems of education/training that contemplate non face-to-face components “that is, that potentiate spatial flexibility, have been resorting to the most varied technologies of communication to allow interaction amongst participants, namely between teachers and students. A little throughout the world, and also in Portugal, have implanted systems (habitually known as distance learning systems), resorting the most diverse telecommunications technologies, of which the systems of education by TV or the tutoring systems by radio or telephone are well known examples” (Ramos, 2002b:138-139). Now, our study is rooted precisely on the analysis of a system or technological platform for the management of learning (Learning Management System - LMS), MOODLE, seeking, therefore, to find answers for the recognition that “it is urgent to study the real and pedagogical use of the platform” (Carvalho, 2007:27). On the other hand, not setting aside the array of questions from other researchers on the use of MOODLE, nor taking for granted the more sceptical views that include the premonition of its “death” (Fernandes, 2008b:134), we also question whether this tool will be able to overcome “the final phase of enthusiasm, and become a tool of the minorities and of occasional use” (Fernandes, Op. cit.:133)