Data Information Literacy: Librarians, Data, and the Education of a New Generation of Researchers

Given the increasing attention to managing, publishing, and preserving research datasets as scholarly assets, what competencies in working with research data will graduate students in STEM disciplines need to be successful in their fields? And what role can librarians play in helping students attain these competencies? In addressing these questions, this book articulates a new area of opportunity for librarians and other information professionals, developing educational programs that introduce graduate students to the knowledge and skills needed to work with research data. The term “data information literacy” has been adopted with the deliberate intent of tying two emerging roles for librarians together. By viewing information literacy and data services as complementary rather than separate activities, the contributors seek to leverage the progress made and the lessons learned in each service area. The intent of the publication is to help librarians cultivate strategies and approaches for developing data information literacy programs of their own using the work done in the multiyear, IMLS-supported Data Information Literacy (DIL) project as real-world case studies. The initial chapters introduce the concepts and ideas behind data information literacy, such as the twelve data competencies. The middle chapters describe five case studies in data information literacy conducted at different institutions (Cornell, Purdue, Minnesota, Oregon), each focused on a different disciplinary area in science and engineering. They detail the approaches taken, how the programs were implemented, and the assessment metrics used to evaluate their impact. The later chapters include the “DIL Toolkit,” a distillation of the lessons learned, which is presented as a handbook for librarians interested in developing their own DIL programs. The book concludes with recommendations for future directions and growth of data information literacy. More information about the DIL project can be found on the project’s website: datainfolit.org.https://docs.lib.purdue.edu/purduepress_ebooks/1042/thumbnail.jp

Generation and large-scale expansion of highly functional hPSC-derived hepatocytes for Cellular therapies and bioengineered livers: the unknown role of human microbiome

Los hepatocitos diferenciados a partir de células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC), también conocidos como hepatocyte-like cells (HLC), proporcionan una cantidad sin precedentes de posibilidades para el desarrollo de terapias celulares y, con ello, el tratamiento de una gran variedad de enfermedades hepáticas. Sin embargo, más de quince años de investigación en este campo han sido insuficientes para obtener una terapia médica avanzada a base de HLC. Los fenotipos inmaduros que presentan estas células, la falta de protocolos fiables y reproducibles para su producción a gran escala, así como la incertidumbre con respecto a su capacidad para injertarse en andamios (o scaffolds), tanto in vitro como in vivo, son algunas de las razones que dificultan su aplicación clínica. Por lo tanto, el objetivo de esta tesis ha sido el desarrollo de estrategias eficientes para generar HLC maduras y funcionales en cantidades clínicamente relevantes para su uso en terapia celular y medicina regenerativa. Para ello, se ha desarrollado un método integrado que combina plataformas de fabricación avanzada con estrategias inspiradas en procesos naturales, estudiando el efecto del microbioma intestinal humano en la maduración y la preservación de las funciones de las HLC.Recapitular in vitro el proceso de maduración fisiológica del hígado supone un gran reto, ya que dura aproximadamente dos años desde el nacimiento e implica la inducción de una amplia gama de vías metabólicas y de desintoxicación. Investigaciones recientes sobre el desarrollo del hígado han revelado que la maduración y el desarrollo de la función hepática podrían estar altamente asociados con el establecimiento y la diversificación del microbioma intestinal.En el Capítulo 1, discutimos las moléculas microbianas y los mecanismos moleculares que constituyen esta interacción.En el Capítulo 2, investigamos los efectos del secretoma de la microbiota intestinal sobre la funcionalidad (o maduración) de las hPSC-HLC mediante el tratamiento de estas células, generadas utilizando diferentes estrategias en 2D o 3D, con un secretoma microbiano formulado in vitro en forma de medio condicionado. Nuestros resultados muestran que las HLC expuestas al medio condicionado presentan una mayor expresión de marcadores hepáticos (p.ej. HNF4A, CYP1B1, -3A4, -2C9, -2D6,16-2E1, CPS1, PPARA, TLR1, -2, -5, -6, etc.); conservan la actividad basal de CYP3A4 y/o mostraban metabolismo inducible CYP3A4; mejoran la expresión de ALB; y aumentan la secreción de las proteínas hepáticas plasmáticas ALB y A1AT, en comparación con HLC no tratadas con el medio condicionado.Dado que las terapias celulares requieren una alta producción celular, en los Capítulos 3 y 4 desarrollamos bioprocesos escalables para la producción de HLC en forma de agregados celulares tridimensionales.En el Capítulo 3, implementamos una estrategia integrada para la producción a gran escala de hiPSC‐HLC, que combina la expansión y diferenciación en 3D de las hiPSC usando biorreactores de tanque agitado en modo de perfusión. Mediante este protocolo, las hiPSC son capaces de crecer en agregados 3D y las HLC resultantes expresan marcadores hepáticos típicos y exhiben características funcionales de los hepatocitos, incluyendo el almacenamiento de glucógeno y la capacidad de metabolización de fármacos. Además, la incorporación de un sensor de capacitancia en el sistema del biorreactor nos ha permitido demostrar por primera vez el potencial de la espectroscopia dieléctrica para monitorizar la expansión y diferenciación de hiPSC en los biorreactores de tanque agitado. Los resultados que obtuvimos mostraron una buena correlación entre la permitividad celular medida on-line y el biovolumen de los agregados medido por métodos estándar off-line.Con el objetivo de mejorar la expansión celular y el rendimiento de la diferenciación, en el Capítulo 4 optimizamos el bioproceso al mantener la concentración de oxígeno disuelto en niveles bajos (4% O2) durante la fase de especificación hepática. Hemos validado esta optimización para dos líneas celulares de hiPSC mejorando el rendimiento de producción de HLC (hasta 3.2x106 células/mL) y la eficiencia de diferenciación (> 80% células Albumina+) en comparación con condiciones no controladas (0.6×106 células/mL). Un análisis transcriptómico detallado de las HLC en diferentes etapas de maduración muestra que las hiPSC-HLC maduras difieren aproximadamente un 35% en su transcriptoma completo con respecto a hiPSC-HCL inmaduras. Estas diferencias incluyen vías relacionadas con el injerto celular, teniendo implicaciones en la capacidad celular para injertarse en andamios, ya que solo las HLC maduras pueden adherirse, proliferar y mantener su funcionalidad después de 14 días de cultivo.17Por último, en el Capítulo 5, presentamos una discusión general de los logros y conclusiones principales del trabajo realizado y delineamos futuras perspectivas a investigar.En conclusión, este estudio representa un importante primer paso hacia la generación de HLC derivadas de hiPSC más maduras y funcionales que, esperamos, harán que las terapias con células madre hepáticas sean una realidad tangible para los pacientes con enfermedad hepática en etapa terminal. También abre un nuevo cambio de paradigma en la bioingeniería de células madre y lo vincula con un campo inesperado, el microbioma humano.<br /

Development of ceramic lithium ion electrolytes for high performance batteries

292 p.The electromobility revolution has promoted research unto cutting-edge battery concepts with high energy and power densities, with paramount premium on safety. The electrolyte in these devices has to be insulating to electrons but highly conductive to ions with a wide range of electrochemical stability during operation. Using a solid electrolyte will allow the use of lithium metal as an anode, by blocking the Li dendrite formation, and the exploration of high-voltage cathode materials. In this regard, the use of ceramic oxides can also provide safer, low cost devices with the possibility of miniaturization that would boost the use of batteries in large scale applications.This PhD project aimed to understand the relationship between crystal structure and microstructure with Li-mobility mechanisms within garnet-structured oxide materials. An engineered material with superior ionic conductivity has been developed (1 mS/cm), and its application in a full-cell battery investigated in detail.CIC Energigun

Topological electronic phases in graphene

Graphene is a two dimensional material made of single layer of carbon atoms arranging into a honeycomb lattice. It can be synthesized by variety of methods as exfoliation, chemical vapor deposition or organic polymerization. Its electronic properties are not the ones of an insulator nor a metal, being usually known as a zero gap semiconductor. Electrons in graphene behave as massless Dirac fermions, having a zero effective mass. The Dirac equation that governs electrons turns graphene into a material that can easily develop topological states due to Berry phase effects of the Dirac points. Such topological states of matter are characterized for having properties which are independent on the defects and imperfections that the material might have. The two dimensional nature of graphene makes it specially suitable to inherit properties from other materials by proximity effect, as superconductivity or magnetism. In this thesis we will explore by means of theoretical techniques how graphene can show topological insulating states by combination of magnetic fields, electron-electron interaction, spin orbit coupling, exchange and superconducting proximity effects

Intracranial fluids dynamics: a quantitative evaluation by means of phase-contrast magnetic resonance imaging

El volumen intracraneal lo integran el volumen de líquido cefalorraquídeo (LCR), el de la sangre y el del parénquima cerebral. La entrada de sangre al cráneo en la sístole incrementa el volumen intracraneal. Según la ley de Monroe-Kellie debe ocurrir una descompensación en los volúmenes restantes para mantener constante el volumen total. Los desequilibrios que se producen en este proceso de la homeostasis cerebral se han asociado tanto a enfermedades neurodegenerativas como a cerebrovasculares. Por tanto, es necesario contar con metodologías adecuadas para analizar la dinámica de los fluidos intracraneales (LCR y sangre). Las secuencias dinámicas de resonancia magnética en contraste de fase (RM-CF) con sincronismo cardíaco permiten cuantificar el flujo de LCR y de sangre durante un ciclo cardíaco. La medición de flujo mediante secuencias de RM-CF es precisa y reproducible siempre que se use un protocolo de adquisición adecuado. La reproducibilidad y exactitud de las medidas dependen también del uso de técnicas adecuadas de posproceso que permitan segmentar las regiones de interés (ROI) independientemente del operador y admitan corregir los errores de fondo introducidos por la supresión imperfecta de las corrientes inducidas y la contribución a la señal de los pequeños movimientos que presenta el mesencéfalo por la transmisión del pulso vascular así como el submuestreo (aliasing), reflejado como un cambio abrupto y opuesto del sentido original del flujo. Estas técnicas de análisis deben también tener en cuenta los errores relacionados con el efecto de volumen parcial (EVP), causado por la presencia de tejido estacionario y de flujo en el interior de los vóxeles de la periferia de la región a estudiar El objetivo principal de esta tesis es desarrollar una metodología reproducible para evaluar cuantitativamente la dinámica de los fluidos intracraneales dentro de espacios de LCR (acueducto de Silvio, cisterna prepontina y espacio perimedular C2C3) y principales vaFlórez Ordóñez, YN. (2009). Intracranial fluids dynamics: a quantitative evaluation by means of phase-contrast magnetic resonance imaging [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6029Palanci

Building and characterization of a DSSC cell with TiO2 nanotubes

The research work had as primarily objectives the fabrication and characterization of DSSC using titania nanotube as metal base. However, due to difficulties related with nanotube growth on sputtering samples, the project was refocused in the study of nanotubes on titanium plates with determinate conditions before continuing next parts. After, we visit new labs to sputtering samples that we needed to go on with the work of anodizating metal film for building cells. Then, during next step we realize that new conditions with sputtering samples had appeared to achieve nanotubes. With methods and experience obtained on first step, anodizating on plates, we tried to reproduce nanotube conditions on sputtering samples unsuccessfully. Nevertheless a TiO2 nanoporous structure was found and used to fabricate two cells. These cells had not the performance that we expected, but served us to understand that electric behavior existed and could be improved in next works. However, I would like to note that anodization samples on plates were an important part in this work and that without it, it would have been impossible to achieve anything during sputtering samples. In the same way, ESEM image spectrum depending on temperatures could be interesting for next projects. Is important to note that commented solution regarding of detaching film during anodization consisting on a sputtering double-layer would have been the better choice for continuing the experimental part anodizating the sputtering samples from Padova. In the same way, longer deposition times will be necessary to achieve competitive thickness as is reported in literature to get optimal cell conditions. At this point, although the project was carried out with all available physical and material means, it would have been much better to have at our disposal, at least in the same city, fundamental elements and devices that would have allowed us the full cell fabrication.Ingeniería Industria

Simulation of electronic states in a nanowire field-effect transistor

De acuerdo con la ley empírica de Moore, el número de transistores en un circuito integrado se ve duplicado aproximadamente cada dos años. Una vez traspasada la frontera hacia la escala nanométrica, estos dispositivos comienzan a padecer efectos adversos al funcionamiento deseable de un transistor, como la pérdida de integridad eléctrica, efectos debidos a la corta longitud del canal o la falta de reproducibilidad. Las nanoestructuras cristalinas semiconductoras conocidas como nanohilos están emergiendo como candidatos prometedores para formar una nueva base alternativa de los transistores de efecto campo y continuar la miniaturización tecnológica en la escala nanométrica. Esto es debido al gran control electrostático de la puerta sobre el canal, constituido en estos dispositivos por un nanohilo, que los transistores de efecto campo basados en nanohilos demuestran a esta escala. Como beneficios adicionales del empleo de nanohilos para la construcción de estos dispositivos cabe mencionar la posibilidad de ser producidos en grandes cantidades en un solo proceso usando técnicas de crecimiento asequibles. Estas nanoestructuras presentan propiedades electr\'onicas reproducibles debido al control preciso del proceso de crecimiento, así como una alta movilidad de los portadores de carga consecuencia de su estructura monocristalina y su reducción de la dispersión. Junto a significativos avances experimentales, su estudio teórico está resultando de importancia para evaluar sus características y rendimiento. Los dispositivos nanométricos están gobernados por las leyes de la mecánica cuántica, por lo que un método de simulación apropiado para su estudio debería ser capaz de describir efectos cuánticos como el confinamiento, las resonancias, la dispersión o el efecto tunel de los electrones en su interior. El número de electrones involucrados en el funcionamiento de transistores con canales de una longitud tan grande como 100nm es del orden de 1-10. Por tanto, efectos debidos a la presencia individual de electrones son relevantes en estos dispositivos, de modo que una descripción de muchos cuerpos (basada en el espacio de Fock) de la interacción de Coulomb es necesaria para una simulación realista. Por un lado, un enfoque que considere el espacio de Fock completo del sistema es capaz de describir correctamente estos efectos, pero ve limitada su aplicación efectiva a dispositivos pequeños, debido a que la dimensión del espacio de Fock aumenta exponencialmente con el número de estados de una partícula (por ejemplo orbitales localizados). Por otro lado, una descripción de campo medio para modelizar la interacción de Coulomb es viable computacionalmente pero incapaz de describir efectos debidos a la presencia individual de electrones, a causa de la aproximación que esta descripción realiza de tal interacción como efecto promediado que tiene sobre un electron el resto de electrones. La base teórica del trabajo presentado en esta tesis doctoral está fundamentada en el método multiconfiguracional autoconsistente basado en funciones de Green, originalmente presentado por Indlekofer et al. Este método está basado en el formalismo de funciones de Green fuera del equilibrio y como es habitual en este formalismo, se hace uso de una descripción de campo medio para modelizar la interacción de Coulomb. Sin embargo, el método limita este tipo de descripción para aquellos estados que no son relevantes para el transporte electrónico, haciendo uso de una descripción de muchos cuerpos (basada en un subespacio de Fock relevante) para los que sí son relevantes. Estados de una partícula relevantes son identificados como aquellos orbitales naturales (autoestados de la matriz densidad de una partícula) que presentan fluctuación en su número de ocupación (autovalores) y que no se encuentran fuertemente acoplados a los contactos del transistor, centrándose en estados atrapados resonantemente en el interior del nanohilo. El número de estados relevantes Nrel es habitualmente muy inferior al número total de estados del sistema, la dimensión del subespacio de Fock generado por los estados relevantes no es muy alta y una descripción de muchos cuerpos dentro de este subespacio resulta ser asequible. Uno de los objetivos de la presente tesis doctoral es el desarrollo de una herramienta informática de simulación para el estudio de las propiedades de transporte electrónico en transistores de efecto campo basados en nanohilos. El paquete de programas se conoce como NWFET-Lab e incluye tres módulos interrelacionados. El primero de ellos tiene la función de preparar los parámetros del sistema. El segundo consiste en el módulo de cálculo, fundamentado en el método multiconfiguracional autoconsistente basado en las funciones de Green, sucintamente descrito en el párrafo anterior. Este algoritmo original ha sido extendido para incluir una mayor variedad de observables físicos y magnitudes relevantes para entender el comportamiento y características de un transistor basado en un nanohilo, así como los cálculos que a continuación se describen. El tercero y último de los módulos permite la visualización de los resultados obtenidos mediante el módulo de cálculo. También se ha desarrollado un método numérico para la determinación del operador estadístico de muchos cuerpos fuera del equilibrio para el sistema de electrones atrapados resonantemente en el interior del nanohilo del transistor. La importancia de conocer el operador estadístico radica en que permite obtener valores esperados de observables de muchos cuerpos del sistema, así como la entropía de von Neumann. Este operador debe satisfacer ciertas restricciones dadas por la matriz densidad de una partícula. Estas condiciones no son suficientes en general para su determinación unívoca, por lo que se ha escogido una forma funcional de sus autovalores que maximice la entropía, conocida como forma gran-canónica o de Boltzmann. En esta forma funcional aparecen los potenciales electroquímicos asociados a los orbitales naturales relevantes, que se convierten en cantidades independientes si el sistema se encuentra fuera del equilibrio y se consideran como variables de optimizacion libres que ajustar para que los autovalores cumplan las restricciones impuestas por la matriz densidad de una partícula. Como autoestados del operador estadístico se consideran dos bases alternativas: (A) determinantes de Slater de orbitales naturales relevantes y (B) la base del Hamiltoniano de muchos cuerpos proyectado al subespacio de Fock relevante. A modo de aplicación, se ilustra la transición desde un régimen del sistema de electrones en el canal del transistor denominado "atómico" en el que la energía de Coulomb es relativamente pequeña, hasta un régimen denominado "Wigner" en el que esta energía es mayor, favoreciendo la separacion entre electrones y la consiguiente formación de moléculas de Wigner. Finalmente se presenta una medida numérica de la correlación del sistema de electrones, que cuantifica únicamente su correlación tanto si la preparación del sistema es pura como si es una mezcla, en contraste con la entropía reducida de una partícula S1 que también depende del grado de mezcla y por tanto sólo puede cuantificar la correlación de estados puros. Esta medida numérica, denominada entropía de correlación modificada DS=Sa-Sb se basa en la entropía de von Neumann Sb, cuyo cálculo depende del operador estadístico de muchos cuerpos fuera del equilibrio del sistema. Asimismo, Sa es la entropía de von Neumann obtenida mediante de un operador estadístico que se asemeja óptimamente al primero pero cuya base de estados de muchos cuerpos consiste únicamente en determinantes de Slater construidos a partir de una base ortonormal optimizada de estados de una partícula, obtenida de tal manera que Sa sea minimizada. Esta base se encuentra relacionada con la base de orbitales naturales mediante una transformación unitaria U con NrelxNrel elementos. El proceso de minimizacion se lleva a cabo mediante un algoritmo genético cuyas variables de optimización son los NrelxNrel ángulos mediante los cuales es posible parametrizar U. Como resultado, se presenta un análisis de estos tres tipos de entropía (S1, S y DS) y se muestra que efectivamente DS cuantifica la correlación electrónica independientemente del grado de mezcla.Nanowires are emerging as promising candidates to form the basis of field-effect transistors, among other devices. Nanowire-based field-effect transistors are foreseen to be industrially standardized in the near future. Simulations are important in order to assess their performance. The multi-configurational self-consistent Green's function simulation method is able to correctly describe non-equilibrium electronic transport while at the same time accounts for few-electron Coulomb charging effects in such devices. Based on the non-equilibrium Green's function formalism, this method is augmented and implemented in a software package named NWFET-Lab. This package forms the basis of the calculations performed in this dissertation. An adaptive numerical method to determine the non-equilibrium many-body statistical operator for quasi-isolated electronic states within the channel of a realistic nanowire field-effect transistor is presented. The statistical operator must satisfy a set of constraints related to the single-particle density matrix. Since the problem is under-determined in general, a form for its eigenvalues or weights that maximizes the entropy is required. Two eigenbases for the statistical operator are considered: (A) the set of all relevant Slater determinants of natural orbitals and (B) the eigenstates of the many-body Hamiltonian projected to the relevant Fock subspace. As an application, the onset of formation of Wigner molecules is addressed with the help of the density-density covariance. A new numerical determination of the correlation of the system of electrons within the nanowire channel of the device, for pure as well as for mixed states, is presented. In contrast to the single-particle-reduced entropy, this so-called "modified correlation entropy" accounts for the correlation independently of the mixture degree, as measured by the von Neumann entropy, of the many-body state. For its determination a genetic algorithm optimization method is employed. An analysis of these three concepts of entropy is performed

Матеріали 1-го симпозіуму з передових освітніх технологій - Том 1: AET

Матеріали 1-го симпозіуму з передових освітніх технологій.Proceedings of the 1st Symposium on Advances in Educational Technology

Learning How To Recognize Faces In Heterogeneous Environments

Face recognition is a mature field in biometrics in which several systems have been proposed over the last three decades. Such systems are extremely reliable under controlled recording conditions and it has been deployed in the field in critical tasks, such as in border control and in less critical ones, such as to unlock mobile phones. However, the lack of cooperation from the subject and variations on the pose, occlusion and illumination are still open problems and significantly affect error rates. Another challenge that arose recently in face recognition research is the ability of matching faces from different image domains. Use cases encompass the matching between Visual Light images (VIS) with Near infra-red images (NIR), Visual Light images (VIS) with Thermograms or Depth maps. This match can occur even in situations where no real face exists, such as matching using sketches. This task is so called Heterogeneous Face Recognition. The key difficulty in the comparison of faces in heterogeneous conditions is that images from the same subject may differ in appearance due to changes in image domain. In this thesis we address this problem of Heterogeneous Face Recognition (HFR). Our contributions are four-fold. First, we analyze the applicability of crafted features used in face recognition in the HFR task. Second, still working with crafted features, we propose that the variability between two image domains can be suppressed with a linear shift in the Gaussian Mixture Model (GMM) mean subspace. That encompasses inter-session variability (ISV) modeling. Third, we propose that high level features of Deep Convolutional Neural Networks trained on Visual Light images are potentially domain independent and can be used to encode faces sensed in different image domains. Fourth, large-scale experiments are conducted on several HFR databases, covering various image domains showing competitive performances. Moreover, the implementation of all the proposed techniques are integrated into a collaborative open source software library called Bob that enforces fair evaluations and encourages reproducible research

The semiotic theory of A.J. Greimas in mainstream organization theory and organization research

The purpose of this paper is to consider the reception of the semiotic theory of A.J. Greimas in mainstream organization theory and organization research. “Mainstream organization theory” and “mainstream organization research” comprise a domain with publications entirely in English in higher-impact journals with a characteristically substantial attraction of citations to the published works. This delineation of the “mainstream” indicates no apology, but, on the contrary, suggests criticism towards the prevailing hegemonic dominance with inequalities between national languages, cultures, and cultural and linguistic regions of the world (Meriläinen et al. 2008; Tietze and Dick 2013). The quantitative character of established impact indicators of academic research further adds to the hegemony. This paper considers the reception of the theory from an extensive rather than an intensive point of view. For instance, the paper does not try to catch authors for skewed reception of the theory of Greimas, ignorance of the theoretical context of the borrowed elements, simplification verging towards vulgarization, or misunderstanding. The paper asks two research questions: 1. How has the theory of Greimas been received in mainstream organization theory and organization research? 2. Has mainstream organization theory and organization research left opportunities offered by the theory of Greimas unexploited as concerns the reception of this theory?Peer reviewe