Multi-tier framework for the inferential measurement and data-driven modeling

A framework for the inferential measurement and data-driven modeling has been proposed and assessed in several real-world application domains. The architecture of the framework has been structured in multiple tiers to facilitate extensibility and the integration of new components. Each of the proposed four tiers has been assessed in an uncoupled way to verify their suitability. The first tier, dealing with exploratory data analysis, has been assessed with the characterization of the chemical space related to the biodegradation of organic chemicals. This analysis has established relationships between physicochemical variables and biodegradation rates that have been used for model development. At the preprocessing level, a novel method for feature selection based on dissimilarity measures between Self-Organizing maps (SOM) has been developed and assessed. The proposed method selected more features than others published in literature but leads to models with improved predictive power. Single and multiple data imputation techniques based on the SOM have also been used to recover missing data in a Waste Water Treatment Plant benchmark. A new dynamic method to adjust the centers and widths of in Radial basis Function networks has been proposed to predict water quality. The proposed method outperformed other neural networks. The proposed modeling components have also been assessed in the development of prediction and classification models for biodegradation rates in different media. The results obtained proved the suitability of this approach to develop data-driven models when the complex dynamics of the process prevents the formulation of mechanistic models. The use of rule generation algorithms and Bayesian dependency models has been preliminary screened to provide the framework with interpretation capabilities. Preliminary results obtained from the classification of Modes of Toxic Action (MOA) indicate that this could be a promising approach to use MOAs as proxy indicators of human health effects of chemicals.Finally, the complete framework has been applied to three different modeling scenarios. A virtual sensor system, capable of inferring product quality indices from primary process variables has been developed and assessed. The system was integrated with the control system in a real chemical plant outperforming multi-linear correlation models usually adopted by chemical manufacturers. A model to predict carcinogenicity from molecular structure for a set of aromatic compounds has been developed and tested. Results obtained after the application of the SOM-dissimilarity feature selection method yielded better results than models published in the literature. Finally, the framework has been used to facilitate a new approach for environmental modeling and risk management within geographical information systems (GIS). The SOM has been successfully used to characterize exposure scenarios and to provide estimations of missing data through geographic interpolation. The combination of SOM and Gaussian Mixture models facilitated the formulation of a new probabilistic risk assessment approach.Aquesta tesi proposa i avalua en diverses aplicacions reals, un marc general de treball per al desenvolupament de sistemes de mesurament inferencial i de modelat basats en dades. L'arquitectura d'aquest marc de treball s'organitza en diverses capes que faciliten la seva extensibilitat així com la integració de nous components. Cadascun dels quatre nivells en que s'estructura la proposta de marc de treball ha estat avaluat de forma independent per a verificar la seva funcionalitat. El primer que nivell s'ocupa de l'anàlisi exploratòria de dades ha esta avaluat a partir de la caracterització de l'espai químic corresponent a la biodegradació de certs compostos orgànics. Fruit d'aquest anàlisi s'han establert relacions entre diverses variables físico-químiques que han estat emprades posteriorment per al desenvolupament de models de biodegradació. A nivell del preprocés de les dades s'ha desenvolupat i avaluat una nova metodologia per a la selecció de variables basada en l'ús del Mapes Autoorganitzats (SOM). Tot i que el mètode proposat selecciona, en general, un major nombre de variables que altres mètodes proposats a la literatura, els models resultants mostren una millor capacitat predictiva. S'han avaluat també tot un conjunt de tècniques d'imputació de dades basades en el SOM amb un conjunt de dades estàndard corresponent als paràmetres d'operació d'una planta de tractament d'aigües residuals. Es proposa i avalua en un problema de predicció de qualitat en aigua un nou model dinàmic per a ajustar el centre i la dispersió en xarxes de funcions de base radial. El mètode proposat millora els resultats obtinguts amb altres arquitectures neuronals. Els components de modelat proposat s'han aplicat també al desenvolupament de models predictius i de classificació de les velocitats de biodegradació de compostos orgànics en diferents medis. Els resultats obtinguts demostren la viabilitat d'aquesta aproximació per a desenvolupar models basats en dades en aquells casos en els que la complexitat de dinàmica del procés impedeix formular models mecanicistes. S'ha dut a terme un estudi preliminar de l'ús de algorismes de generació de regles i de grafs de dependència bayesiana per a introduir una nova capa que faciliti la interpretació dels models. Els resultats preliminars obtinguts a partir de la classificació dels Modes d'acció Tòxica (MOA) apunten a que l'ús dels MOA com a indicadors intermediaris dels efectes dels compostos químics en la salut és una aproximació factible.Finalment, el marc de treball proposat s'ha aplicat en tres escenaris de modelat diferents. En primer lloc, s'ha desenvolupat i avaluat un sensor virtual capaç d'inferir índexs de qualitat a partir de variables primàries de procés. El sensor resultant ha estat implementat en una planta química real millorant els resultats de les correlacions multilineals emprades habitualment. S'ha desenvolupat i avaluat un model per a predir els efectes carcinògens d'un grup de compostos aromàtics a partir de la seva estructura molecular. Els resultats obtinguts desprès d'aplicar el mètode de selecció de variables basat en el SOM milloren els resultats prèviament publicats. Aquest marc de treball s'ha usat també per a proporcionar una nova aproximació al modelat ambiental i l'anàlisi de risc amb sistemes d'informació geogràfica (GIS). S'ha usat el SOM per a caracteritzar escenaris d'exposició i per a desenvolupar un nou mètode d'interpolació geogràfica. La combinació del SOM amb els models de mescla de gaussianes dona una nova formulació al problema de l'anàlisi de risc des d'un punt de vista probabilístic

Entornos Virtuales De Enseñanza-Aprendizaje: El Proyecto Get

La educación actual afronta múltiples retos. Uno de ellos es dar respuesta a los profundos cambios sociales, económicos y culturales que se prevén para la "sociedad de la información". Internet, la red de redes, ha generado un enorme interés en todos los ámbitos de nuestra sociedad. Su utilización con fines educativos es un campo abierto a la reflexión y a la investigación. En este artículo se exploran algunas de sus posibilidades, especialmente como recurso tecnológico de enseñanza-aprendizaje abierto, dinámico y flexible, y se describen algunas características del entorno diseñado en GET, un proyecto enseñanza presencial-virtual cuyo objetivo fundamental es integrar coherentemente las facilidades comunicativas multimedia, síncronas y asíncronas, que ofrece la red de redes y diseñar y evaluar estrategias didácticas para la formación a distanci

MULTI-TIER FRAMEWORK FOR THE INFERENTIAL MEASUREMENT AND DATA-DRIVEN MODELING

UNIVERSITAT ROVIRA I VIRIGIL

Edutec : revista electrónica de tecnología educativa

Resumen tomado del autor. Incluye gráficos e imágenesSe presenta una metodología para el análisis y caracterización de comunidades online a partir de los mensajes intercambiados en una lista de discusión. Mediante técnicas de análisis basadas en redes sociales se detecta la estructura, relaciones y el papel que juegan los diferentes miembros de la comunidad. La metodología propuesta se evalúa usando los mensajes procesados por la lista de discusión Edutec-L durante el periodo 1998-2004.BalearesUniversitat de les Illes Balears. Redined Balears; Edifici Guillem Cifre de Colonya. Ctra. de Valldemossa, Km 7,5; 07122 Palma; +34971172792; +34971173190; [email protected]

Internet2: las comunicaciones avanzadas al servicio de la colaboración, la educación y la investigación

Se analiza la evolución en el uso de Internet y los contenidos de la red y cómo estos factores han dado lugar a Internet2. El objetivo principal de esta 'nueva red' es el diseño y desarrollo de nuevas aplicaciones y tecnologías de red con el objetivo de crear la infraestructura avanzada de comunicaciones para la investigación y la experimentación, producir nuevas aplicaciones y transferir la tecnología desarrollada a la Internet 'comercial'. A lo largo de este capítulo se analiza el origen de Internet2, sus áreas de incidencia y los proyectos educativos desarrollados sobre Internet2.ExtremaduraES

Edutec : revista electrónica de tecnología educativa

Resumen tomado del autorSe exponen las principales características del proyecto PupitreNet como especificación del IMS. El proyecto Instructional Management System (IMS), es un intento por conseguir una especificación para el desarrollo del potencial de Internet como entorno de formación. IMS reúne un conjunto de organizaciones académicas, comerciales y gubernamentales que trabajan en construir la arquitectura de Internet para el aprendizaje. El proyecto fue fundado y existe bajo los auspicios de EDUCAUSE's National Learning Infraestructure Initiative (NLLI).BalearesUniversitat de les Illes Balears. Redined Illes Balears; Edifici Guillem Cifre de Colonya. Ctra. de Valldemossa, Km 7,5; 07122 Palma; +34971172792; +34971173190; [email protected]

ANTS: a new Collaborative Learning Framework

CSCW and MOO environments have played an important role in CSCL research. These multi-user community-ware frameworks enhance social interactions and shared experience and thus enabling new CSCL research. We however find some limitations in existing platforms: technology limitations and a lack of solid collaborative services. We present ANTS: a collaborative framework that aims to provide a solid foundation for CSCL applications. In one side, the framework is constructed on top of cutting-edge technologies like J2EE (EJB, JSP, Servlets), Notification services (Elvin, JMS) and XML. In the other side, ANTS provides solid CSCW services that make the system robust and extensible. We also present a concrete ANTS extension: JLE, a collaborative learning environment including services like course management, assessment management, collaboration, progress tracking and tutorware

Entornos virtuales de enseñanza y aprendizaje

La educación actual afronta múltiples retos. Uno de ellos es dar respuesta a los profundos cambios sociales, económicos y culturales que se prevén para la "sociedad de la información". Internet, la red de redes, ha generado un enorme interés en todos los ámbitos de nuestra sociedad. Su utilización con fines educativos es un campo abierto a la reflexión y a la investigación. En este artículo se exploran algunas de sus posibilidades, especialmente como recurso tecnológico de enseñanza-aprendizaje abierto, dinámico y flexible, y se describen algunas características del entorno diseñado en GET, un proyecto enseñanza presencial-virtual cuyo objetivo fundamental es integrar coherentemente las facilidades comunicativas multimedia, síncronas y asíncronas, que ofrece la red de redes y diseñar y evaluar estrategias didácticas para la formación a distancia

Las nuevas tecnologías en los centros educativos

Recopilación de reflexiones y aportaciones de varios profesores universitarios que continuando con la obra 'La sociedad de la información y la educación' proporcionan ideas sobre la sociedad informatizada y sugerencias sobre cómo aplicar o utilizar los medios tecnológicos en los centros educativos.ExtremaduraES