ePortfolios: models and implementation

This paper explores the use of ePortfolio tools to support teaching, learning and the personal and professional development of postgraduate students at the Institute of Education, University of London (IOE). The needs of tutors and students are considered alongside the affordances and limitations of specific tools in relation to these needs. The study involved five areas of postgraduate study at the IOE, one at PhD level, two at Masters level (MA in ICT in Education and MTeach) and two PGCE courses (PGCE in ICT and Post-Compulsory PGCE). Preliminary discussions with IOE staff revealed five common themes relating to the perceived purpose of an ePortfolio: model, ownership, collaboration, accessibility and support. The first theme relates to the definition of the ePortfolio, whilst the remaining themes address questions relating to ownership, control, use and user needs/development. In this paper, each of the themes and the questions raised within those areas are addressed in detail and a cross-comparative table of responses across each of five teaching scenarios is provided with levels of importance measured on a scale of 1 (low) to 4 (high)

NEFI: Network Extraction From Images

Networks and network-like structures are amongst the central building blocks of many technological and biological systems. Given a mathematical graph representation of a network, methods from graph theory enable a precise investigation of its properties. Software for the analysis of graphs is widely available and has been applied to graphs describing large scale networks such as social networks, protein-interaction networks, etc. In these applications, graph acquisition, i.e., the extraction of a mathematical graph from a network, is relatively simple. However, for many network-like structures, e.g. leaf venations, slime molds and mud cracks, data collection relies on images where graph extraction requires domain-specific solutions or even manual. Here we introduce Network Extraction From Images, NEFI, a software tool that automatically extracts accurate graphs from images of a wide range of networks originating in various domains. While there is previous work on graph extraction from images, theoretical results are fully accessible only to an expert audience and ready-to-use implementations for non-experts are rarely available or insufficiently documented. NEFI provides a novel platform allowing practitioners from many disciplines to easily extract graph representations from images by supplying flexible tools from image processing, computer vision and graph theory bundled in a convenient package. Thus, NEFI constitutes a scalable alternative to tedious and error-prone manual graph extraction and special purpose tools. We anticipate NEFI to enable the collection of larger datasets by reducing the time spent on graph extraction. The analysis of these new datasets may open up the possibility to gain new insights into the structure and function of various types of networks. NEFI is open source and available http://nefi.mpi-inf.mpg.de

Mehrphasige Durchströmung heterogener kompressibler poröser Medien

Mehrphasenströmungen durch poröse Medien sind in der Verfahrens- und Energietechnik Grundlage einer Vielzahl technischer Anwendungen. Die dabei auftretenden Vorgänge sind komplex und so kommt es bereits bei einer isothermen zweiphasigen Durchströmung zu einem Zusammenwirken mehrerer, sich gegenseitig beeinflussender Effekte. Bislang konzentrierten sich die Untersuchungen auf einphasige Strömungsvorgänge, die wesentlich durch Reibungskräfte dominiert sind. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden die Einflüsse mehrphasiger DurchströmunMehrphasenströmungen durch poröse Medien sind in der Verfahrens- und Energietechnik Grundlage einer Vielzahl technischer Anwendungen. Die dabei auftretenden Vorgänge sind komplex und so kommt es bereits bei einer isothermen zweiphasigen Durchströmung zu einem Zusammenwirken mehrerer, sich gegenseitig beeinflussender Effekte. Bislang konzentrierten sich die Untersuchungen auf einphasige Strömungsvorgänge, die wesentlich durch Reibungskräfte dominiert sind. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden die Einflüsse mehrphasiger Durchströmungsprozesse in kapillarporösen Materialien und dispersen Haufwerken bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten untersucht. Dazu werden zunächst anhand verschiedener Schüttgüter, bei denen sich gezielt einzelne Eigenschaften der porösen Matrix variieren lassen, die Modellvorstellungen analysiert, um anschließend die erzielten Erkenntnisse auf reale poröse Medien zu übertragen. Als Parameter dienen der mittlere Partikeldurchmesser, die Benetzbarkeit der Oberfläche sowie die Porosität. Die Strömungsmedien bei den experimentellen Untersuchungen sind Luft und Wasser. Stellvertretend für reale Schüttgüter kommen Erdboden und Braunkohle zum Einsatz, für heterogene poröse Medien Membrane von Direkt-Methanol-Brennstoffzellen. Mit Hilfe des Kapillarmodells lassen sich für geordnete poröse Medien die Haufwerkseigenschaften annähernd theoretisch ableiten. Aufgrund der geometrischen Komplexität muss jedoch häufig auf empirische Ansätze, wie das Darcy-Gesetz und die Ergun-Forchheimer- Gleichung, zur Modellierung des Impulstransportes zurückgegriffen werden. Im Fall der einphasigen Durchströmung wird gezeigt, dass die Haufwerkskenngrößen Permeabilität und Passabilität sowohl bei kompressiblen als auch bei nicht deformierbaren Haufwerken Funktionen des mittleren Partikeldurchmessers, der Porosität sowie der Tortuosität und der Geometrie der Porenerweiterungen sind. Dem Vorhandensein zusätzlicher fluider Phasen bei mehrphasigen Prozessen wird durch Einführung der relativen Permeabilitäten und relativen Passabilitäten Rechnung getragen, die zum einen von der Verteilung der fluiden Phasen im Haufwerk, zum anderen von den Oberflächenspannungen und den Verhältnissen der fluiden Dichten abhängen. Ein zusätzlicher Druckverlust wird durch die z.T. sehr großen Unterschiede der Strömungsgeschwindigkeiten und die daraus resultierenden Schubkräfte an den Phasengrenzflächen hervorgerufen. Diesem wird durch Einführung einer Wechselwirkungskraft Rechnung getragen. Zur Beschreibung der Phasenverteilung sind Untersuchungen der kapillaren Eigenschaften durchgeführt worden. Für die Auswertung der mehrphasigen Untersuchungen ist ein numerischer Algorithmus entwickelt worden, der die Impulsbilanzen und die Erhaltungsgleichungen der fluiden Phasen gemeinsam löst. Die Untersuchungen belegen, dass für niedrige Permeabilitäten der Widerstand der flüssigen Phase bedingt durch die zunehmenden Kapillarkräfte steigt. Dies hat zum einen eine geringere Beweglichkeit des Wassers zur Folge. Zum anderen bedeutet dies, dass kleine mit Flüssigkeit blockierte Poren erst durch einen zusätzlichen Energieeintrag in Form eines erhöhten Druckabfalls wieder freigegeben werden müssen. In heterogenen Medien sind der Strömungswiderstand und Anteil benetzbarer zu nichtbenetzbarer Oberflächen direkt von einander abhängig. Der Vergleich mit den realen porösen Medien zeigt, dass die Modellvorstellungen grundsätzlich auch für diese Gültigkeit besitzen. Zur Beschreibung kolloidaler Stoffe wie der Braunkohle sind jedoch empirische Ansätze unerlässlich. Bei den Brennstoffzellenmembranen wird deutlich, dass sich der komplexe Aufbau durch eine Reduzierung des gesamten Prozesses auf einzelne Teilbereiche, in diesem Fall die abschnittsweise Definition der Sättigung, mit den Modellansätzen recht gut beschreiben lässt. So bedingt eine Hydrophobisierung unterschiedliche Strömungswiderstände der flüssigen und gasförmigen Phase, wodurch die Mobilitäten der fluiden Medien gezielt beeinflusst werden können.gsprozesse in kapillarporösen Materialien und dispersen Haufwerken bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten untersucht. Dazu werden zunächst anhand verschiedener Schüttgüter, bei denen sich gezielt einzelne Eigenschaften der porösen Matrix variieren lassen, die Modellvorstellungen analysiert, um anschließend die erzielten Erkenntnisse auf reale poröse Medien zu übertragen. Als Parameter dienen der mittlere Partikeldurchmesser, die Benetzbarkeit der Oberfläche sowie die Porosität. Die Strömungsmedien bei den experimentellen Untersuchungen sind Luft und Wasser. Stellvertretend für reale Schüttgüter kommen Erdboden und Braunkohle zum Einsatz, für heterogene poröse Medien Membrane von Direkt-Methanol-Brennstoffzellen. Mit Hilfe des Kapillarmodells lassen sich für geordnete poröse Medien die Haufwerkseigenschaften annähernd theoretisch ableiten. Aufgrund der geometrischen Komplexität muss jedoch häufig auf empirische Ansätze, wie das Darcy-Gesetz und die Ergun-Forchheimer- Gleichung, zur Modellierung des Impulstransportes zurückgegriffen werden. Im Fall der einphasigen Durchströmung wird gezeigt, dass die Haufwerkskenngrößen Permeabilität und Passabilität sowohl bei kompressiblen als auch bei nicht deformierbaren Haufwerken Funktionen des mittleren Partikeldurchmessers, der Porosität sowie der Tortuosität und der Geometrie der Porenerweiterungen sind. Dem Vorhandensein zusätzlicher fluider Phasen bei mehrphasigen Prozessen wird durch Einführung der relativen Permeabilitäten und relativen Passabilitäten Rechnung getragen, die zum einen von der Verteilung der fluiden Phasen im Haufwerk, zum anderen von den Oberflächenspannungen und den Verhältnissen der fluiden Dichten abhängen. Ein zusätzlicher Druckverlust wird durch die z.T. sehr großen Unterschiede der Strömungsgeschwindigkeiten und die daraus resultierenden Schubkräfte an den Phasengrenzflächen hervorgerufen. Diesem wird durch Einführung einer Wechselwirkungskraft Rechnung getragen. Zur Beschreibung der Phasenverteilung sind Untersuchungen der kapillaren Eigenschaften durchgeführt worden. Für die Auswertung der mehrphasigen Untersuchungen ist ein numerischer Algorithmus entwickelt worden, der die Impulsbilanzen und die Erhaltungsgleichungen der fluiden Phasen gemeinsam löst. Die Untersuchungen belegen, dass für niedrige Permeabilitäten der Widerstand der flüssigen Phase bedingt durch die zunehmenden Kapillarkräfte steigt. Dies hat zum einen eine geringere Beweglichkeit des Wassers zur Folge. Zum anderen bedeutet dies, dass kleine mit Flüssigkeit blockierte Poren erst durch einen zusätzlichen Energieeintrag in Form eines erhöhten Druckabfalls wieder freigegeben werden müssen. In heterogenen Medien sind der Strömungswiderstand und Anteil benetzbarer zu nichtbenetzbarer Oberflächen direkt von einander abhängig. Der Vergleich mit den realen porösen Medien zeigt, dass die Modellvorstellungen grundsätzlich auch für diese Gültigkeit besitzen. Zur Beschreibung kolloidaler Stoffe wie der Braunkohle sind jedoch empirische Ansätze unerlässlich. Bei den Brennstoffzellenmembranen wird deutlich, dass sich der komplexe Aufbau durch eine Reduzierung des gesamten Prozesses auf einzelne Teilbereiche, in diesem Fall die abschnittsweise Definition der Sättigung, mit den Modellansätzen recht gut beschreiben lässt. So bedingt eine Hydrophobisierung unterschiedliche Strömungswiderstände der flüssigen und gasförmigen Phase, wodurch die Mobilitäten der fluiden Medien gezielt beeinflusst werden können

Mitigating the Effects of Partial Resource Failures for Cloud Providers

Competition for users on a global market is fierce, forcing enterprises to provide for better, faster services while offering the same more cheaply. At the same time, users choose to remain oblivious of the infrastructure behind the service – only demanding that it works. Cloud service failures and inefficient management of such failures can result in significant financial cost, loss of reputation for providers, and drive key customers away. At the same time failure situations can never be completely avoided. To mitigate their effects we present a decision model for providers to help them decide which jobs to keep running and which to cancel in order to minimize loss of revenue and key customers during partial resource failures. The results of the evaluation of the model and its extension show its ability to significantly improve revenue. Furthermore the model can also help to reduce the number of cancelled jobs

Management of Cloud Infastructures: Policy-Based Revenue Optimization

Competition on global markets forces many enterprises to make use of new applications, reduce process times and at the same time cut the costs of their IT-infrastructure. To achieve this, it is necessary to maintain a high degree of flexibility with respect to the IT-infrastructure. Facing this challenge the idea of Cloud computing has been gaining interest lately. Cloud services can be accessed on demand without knowledge of the underlying infrastructure and have already succeeded in helping companies deploy products faster. Using Cloud services the New York Times managed to convert scanned images containing 11 million articles into PDF within 24 hours at a cost of merely 240 US-$. However Cloud providers will only offer their services, if they can realize sufficient benefit. To achieve this, the efficiency of Cloud infrastructure management must be increased. To this end we propose the use of concepts from revenue management and further enhancements

Serious Gaming for the Evaluation of Market Mechanisms

Design science consists of two major design processes: building and evaluation. A wellexecuted evaluation of design artifacts is crucial to their success. Traditional evaluation tools have certain weaknesses because design artifacts include “wicked” problems. Serious Gaming can help to overcome these problems. To this end an online based cloud resource managing game is developed which simulates the implementation of a market mechanism and represents a new design artifact. This mechanism is a heuristic solution consisting of dynamic pricing and a priority policy. The aim of this research is to show that Serious Gaming complements traditional evaluation tools and improves the evaluation of market mechanisms. Therefore, a general guideline for designing Serious Games for evaluation is developed and a classification of Serious Gaming is established. After having collected sufficient data, future work will be to analyze players’ behavior and finally evaluate the market mechanism

RadixSpline: A Single-Pass Learned Index

Recent research has shown that learned models can outperform state-of-the-art index structures in size and lookup performance. While this is a very promising result, existing learned structures are often cumbersome to implement and are slow to build. In fact, most approaches that we are aware of require multiple training passes over the data. We introduce RadixSpline (RS), a learned index that can be built in a single pass over the data and is competitive with state-of-the-art learned index models, like RMI, in size and lookup performance. We evaluate RS using the SOSD benchmark and show that it achieves competitive results on all datasets, despite the fact that it only has two parameters.Comment: Third International Workshop on Exploiting Artificial Intelligence Techniques for Data Management (aiDM 2020

Toward a user-oriented analytical approach to learning design

The London Pedagogy Planner (LPP) is a prototype for a collaborative online planning and design tool that supports lecturers in developing, analysing and sharing learning designs. The tool is based on a developing model of the components involved in learning design, and the critical relationships between them. As a decision tool, it makes the pedagogical design explicit as an output from the process, capturing it for testing, redesign, reuse and adaptation by the originator, or by others. The aim is to test the extent to which we can engage lecturers in reflecting on learning design, and make them part of the educational community that discovers how best to use Technology Enhanced Learning (TEL). This paper describes the development of LPP, presents pedagogical benefits of visual representations of learning designs, and proposes an analytical approach to learning design based on these visual representations. The analytical approach is illustrated based on an initial evaluation with the lecturers

Towards a user oriented analytical approach to learning design

The London Pedagogy Planner (LPP) is a prototype for a collaborative online planning and design tool that supports lecturers in developing, analysing and sharing learning designs. The tool is based on a developing model of the components involved in learning design and the critical relationships between them. As a decision tool it makes the pedagogical design explicit as an output from the process, capturing it for testing, redesign, reuse and adaptation by the originator, or by others. The aim is to test the extent to which we can engage lecturers in reflecting on learning design, and make them part of the educational community that discovers how best to use technology‐enhanced learning. This paper describes the development of LPP, presents pedagogical benefits of visual representations of learning designs and proposes an analytical approach to learning design based on these visual representations. The analytical approach is illustrated based on an initial evaluation with a small group of lecturers from two partner institutions