Ο περιορισμός αλυσιδωτών μακρομορίων σε νανο-πόρους με διαστάσεις συγκρίσιμες με τις χαρακτηριστικές διαστάσεις της μοριακής αλυσίδας όπως και η δυνατότητα αποδέσμευσης (απελευθέρωσης) της αλυσίδας από το νανο-πόρο παίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλές βιολογικές διαδικασίες και βιοτεχνολογικές εφαρμογές. Η διαδικασία της αποδέσμευσης μιας αρχικά εγκλωβισμένης πολυμερικής αλυσίδας εξαρτάται από μια σειρά παράγοντες όπως: το μοριακό βάρος της αλυσίδας, το μέγεθος του νανο-δοχείου σε σχέση με το μήκος της αλυσίδας, το σχήμα του νανο-δοχείου, το μέγεθος του πόρου διαφυγής/εισόδου της αλυσίδας στο νανοδοχείο, η ποιότητα του διαλύτη εντός και εκτός του νανοδοχείου κ.α. Το φαινόμενο και ο ρόλος των παραμέτρων που το επηρεάζουν θα μελετηθούν με αναλυτικές μεθόδους περιγράφοντας το μακρομόριο με μοντέλα ιδανικών αλυσίδων και το νανοδοχείο ως ένα αδιαπέραστο περιορισμό (σφαιρικού σχήματος) με ένα πόρο διαφυγής για την αλυσίδα. Η μελέτη αυτή αποτελεί το πρώτο βήμα για την εφαρμογή ρεαλιστικών μοντέλων για την περιγραφή των διαδικασιών δέσμευσης/αποδέσμευσης γραμμικών πολυμερών σε σφαιρικές κοιλότητες νανοσκοπικών μεγεθών. / The confinement of the macromolecules into nanopores with dimensions translocation of the chain through the nanopore has a key role in many biological processes and biotechnological applications. The process of packing/releasing of the polymer chain depends on many factors like molecular weight of the chain, the size of the nano-container in comparison with the length of the chain, the shape of the nano-container, the size of the nanopore, the quality of the solvent into and out of the nano-container etc. In the present work we will study the translocation of an ideal chain, confined initially into an impenetrable spherical cavity, through a tiny pore on the surface of the spherical cavity. Using analytical tools and Monte Carlo simulations we examine the effects of the molecular weight and the size of the spherical cavity in the translocation process. This study is a first step towards more realistic descriptions of the confinement/translocation problem of linear polymers from nanopores.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της ροής υγρών μέσω νανοπορώδων μεμβρανών που φέρουν προσροφημένα συσταδικά συμπολυμερή διαφόρων μοριακών βαρών υπό συνθήκες ροής με καλό διαλύτη (τολουένιο) καθώς και με μίξη διαλυτών καλού και κακού όπως είναι το τολουένιο και το κυκλοεξάνιο αντιστοίχως. Μελετήθηκαν δύο κατηγορίες συμπολυμερών δισυσταδικά και τα τρισυσταδικά συμπολυμερή. Η πρώτη κατηγορία αναφέρεται στα polystyrene-b-polyethylene oxide (PS-PEO) δισυσταδικά συμπολυμερή διαφόρων μοριακών βαρών. Τα μοριακά βάρη που μελετήσαμε ήταν το 32.000, 70.500, 80.000, 147.000, 182.700, 184.000 , 239.000 και 322.000 g/mol. Το πρωτόκολλο που ακολουθήθηκε περιλαμβάνει τα παρακάτω βήματα: αρχικά μέτρηση της γυμνής μεμβράνης στο φασματοφωτόμετρο FTIR και μετά έλεγχος σε ροή με διαλύτη τολουένιο. Στη συνέχεια έγινε η τοποθέτηση της μεμβράνης σε διάλυμα του εκάστοτε πολυμερούς στο τολουένιο, Το τουλουένιο επιλέχτηκε διότι είναι καλός διαλύτης προς την συστάδα PS. Η μεμβράνη παρέμεινε στο διάλυμα για κάποιο χρονικό διάστημα της τάξεως ημερών έτσι ώστε να επιτευχθεί η διαδικασία της φυσιοπροσρόφησης. Λόγω του ότι το τουλουένιο αποτελεί κακό διαλύτη για το PEO έχουμε αγκύστρωση των πολυμερικών βουρτσών PEO στα κυλινδρικά τοιχώματα της νανοπορώδους μεμβράνης. Αφού πραγματοποιηθεί μέτρηση του υπέρυθρου φάσματος της μεμβράνης για να τεκμηριωθεί η προσρόφηση του πολυμερούς, ακολούθως γινόταν προσαρμογή της προσροφημένης μεμβράνης στην διάταξη και ροή με διαλύτη τολουένιο. Με χρήση του νόμου του Poiseuille βρίσκεται το πάχος των πολυμερικών βουρτσών, υπολογίζοντας έτσι κατά πόσο οι πολυμερικές βούρτσες με την εισχώρηση του διαλύτη από τους πόρους εκτείνονται κάθετα της επιφάνειας που έχουν προσροφηθεί. Τέλος με χρήση του φασματοφωτόμετρου FTIR και πάλι γινόταν έλεγχος εάν έχει γίνει αποκόλληση των πολυμερικών βουρτσών από τα τοιχώματα της μεμβράνης λόγω της ροής. Επίσης πραγματοποιήθηκε η μελέτη της συμπεριφοράς κάποιων από αυτά τα συμπολυμερή σε μίγμα διαλυτών τολουολίου και κυκλοεξανίου. Ακολουθώντας την ίδια διαδικασία όπως προηγουμένως αλλάζοντας μόνο το στάδιο της ροής, ο έλεγχος σε αυτή την περίπτωση ξεκινούσε από 100% τολουένιο, 70% τολουένιο-30% κυκλοεξάνιο, 50%τολουένιο – 50%κυκλοεξάνιο ,30% τολουένιο – 70 % κυκλοεξάνιο και καταλήγαμε με 100% κυκλοεξάνιο. Ελεγχόταν έτσι η απόκριση των πολυμερικών βουρτσών κατά την εναλλαγή του διαλύτη. Με χρήση του νόμου του Poiseuille μπορούσε να υπολογισθεί το πάχος των πολυμερικών βουρτσών και να προσδιορισθεί κατά πόσο μετά το τέντωμα τους από την επαφή τους με τον καλό διαλύτη το τολουένιο, συρρικνώνονται όταν έρχονται σε επαφή με τον κακό διαλύτη το κυκλοεξάνιο. Στην δεύτερη κατηγορία ανήκουν τα τρισυσταδικά συμπολυμερή . Τα τρισυσταδικά πολυμερή που μελετήσαμε ήταν το polyvinyl-2-pyridine-b-polystyrene-b- polyvinyl-2-pyridine (PV2P-PS-PV2P) 30K-180K-30K, το PEO-PS-PEO 18.6K-45.2K-18.6K και το PEO-PS-PEO 2.3K-16.7K-2.3K. Ακολουθώντας το ίδιο πρωτόκολλο πειραματικής διαδικασίας όπως στα δισυσταδικά συμπολυμερή, έγινε η μελέτη της συμπεριφοράς των τρισυσταδικών συμπολυμερών σε ροή με τουλουένιο, το οποίο αποτελεί καλό διαλύτη προς την μια συστάδα (PS) του συμπολυμερούς. Τα τρισυσταδικά συμπολυμερή κατά την διαδικασία της φυσιοπροσρόφησης, δηλαδή της αγκίστρωσης των πολυμερικών βουρτσών μέσω των συστάδων PEO και PV2P στα κυλινδρικά τοιχώματα της νανοπορώδους μεμβράνης παρουσιάζουν τον σχηματισμό βρόχου (loop) . Στην συνέχεια γινόταν τοποθέτηση της μεμβράνης στην διάταξη και ο έλεγχος σε ροή με διαλύτη τολουένιο όπως και στην περίπτωση των δισυσταδικών συμπολυμερών. Τέλος με την χρήση του φασματοφωτόμετρου FTIR γινόταν έλεγχος εάν έχει γίνει αποκόλληση των πολυμερικών βουρτσών από τα τοιχώματα της μεμβράνης. Το πάχος της προσροφημένης βούρτσας υπολογιζόταν με χρήση του νόμου του Poiseuille όπως και με τα δισυσταδικά συμπολυμερή. / -

Σε μια εποχή που οι αλλαγές του οικονομικού περιβάλλοντος συμβαίνουν όλο και πιο συχνά, κάθε επιχειρηματικός οργανισμός πρέπει να αποκτήσει ικανότητα να παίρνει γρήγορα τις σωστές αποφάσεις και να τις υλοποιεί. Η λήψη αποφάσεων αποτελεί σημαντικότατο στοιχείο της καθημερινής μας ζωής και καθορίζει τη μετέπειτα πορεία μας καθώς τα αποτελέσματά της φαίνονται σε διάφορους τομείς. Το πλήθος των αποφάσεων που καλούμαστε να λάβουμε είναι τέτοιο που αρκετές φορές αποφασίζουμε ασυνείδητα και μηχανικά. Ωστόσο, το ίδιο δεν μπορεί να συμβεί και στο επιχειρηματικό περιβάλλον όπου οι αποφάσεις έχουν συνήθως στρατηγική σημασία και επηρεάζουν τόσο τη σωστή λειτουργία όσο τη καλή πορεία και τη βιωσιμότητα των επιχειρήσεων. Ο σκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι η ανάδειξη του ρόλου της εφοδιαστικής αλυσίδας στη λήψη αποφάσεων. Μέσα από τη δημιουργία κατάλληλων μοντέλων γραμμικού προγραμματισμού, τα οποία αντιπροσωπεύουν τη λειτουργία της εφοδιαστικής αλυσίδας, είναι εφικτή η πρόβλεψη πιθανών μελλοντικών σεναρίων. Συνεπώς, η διοίκηση μιας εταιρείας θα μπορεί να είναι σε θέση να λαμβάνει γρήγορα και αντικειμενικά τις απαραίτητες αποφάσεις στρατηγικής σημασίας για την αντιμετώπιση οποιασδήποτε κατάστασης. Η παρούσα διπλωματική εργασία στηρίχτηκε στην εργασία των M.T. Melo, S. Nickela,b, F. Saldanha da Gama «Dynamic multi-commodity capacitated facility location: a mathematical modeling framework for strategic supply chain planning». Το συγκεκριμένο paper βραβεύτηκε ως ένα από τα καλύτερα το 2012 στο «Euro Award for the Best Ejor Paper 2012». Η δομή της εργασίας είναι η εξής: Στο 1ο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή σε βασικές έννοιες όπως αυτή της χωροθέτησης εγκαταστάσεων και της εφοδιαστικής αλυσίδας. Επίσης παρουσιάζεται και η μεθοδολογική προσέγγιση για την παρουσίαση των προβλημάτων. Στο 2ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα μοντέλα χωροθέτησης. Αυτά κατηγοριοποιούνται στα Βασικά Μοντέλα Χωροθέτησης όπου παρατίθενται αναλυτικά οχτώ από αυτά, στα Δυναμικά Μοντέλα Χωροθέτησης και στα Στοχαστικά Μοντέλα Χωροθέτησης. Το 3ο κεφάλαιο ασχολείται με την εφαρμογή. Συγκεκριμένα, παρουσιάζεται η περιγραφή και η διατύπωση του προβλήματος όπου παρατίθενται εκτενώς τα σύνολα, οι παράμετροι, οι μεταβλητές απόφασης και οι περιορισμοί που απαιτούνται για την επίλυση του μοντέλου μας. Το 4ο κεφάλαιο ασχολείται με την ανάλυση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν ύστερα από την επίλυση του μοντέλου στο περιβάλλον του AIMMS. Συγκεκριμένα παρατίθενται αναλυτικά τα σενάρια που έχουμε θεωρήσει ως πραγματικά καθώς και οι βέλτιστες λύσεις για κάθε ένα ξεχωριστά από αυτά. Εν κατακλείδι, στο 5ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της συγκεκριμένης εργασίας και η μελλοντική έρευνα. / We are living in a time where the economic environment changes are happening more and more frequently. For that reason, every business organization must acquire capacity to make and implement the right decisions quickly. Decision making is an important part of our daily lives and determines our future since the results are shown in different areas. The number of decisions we take are so many that we decide unconsciously and mechanically. However, the same cannot happen in the business environment where the decisions are usually of strategic importance, while they affect both the proper functioning and the good performance and sustainability of the business. The purpose of this thesis is to highlight the role of supply chain decision making. Through the creation of suitable linear programming models, which represent the operation of the supply chain, it is possible to predict potential future scenarios. Therefore, the management of a company will be able to quickly and objectively make the necessary strategic decisions to deal with any situation. This thesis was based on the work of MT Melo, S. Nickel, F. Saldanha da Gama «Dynamic multi-commodity capacitated facility location: a mathematical modeling framework for strategic supply chain planning». This paper was awarded as one of the best in 2012 in «Euro Award for the Best Ejor Paper 2012». The structure of the paper is as follows: The first chapter contains an introduction to basic concepts such as the facilities location and supply chain. Also, it is presented the methodological approach to the problems. In the second chapter, they are presented the facility location models. These are categorized into Basic Location Models, into Dynamic Location Models and into Stochastic Location Models. The third chapter deals with the application. Specifically, it is presented the description and the formulation of the problem, in detail, along with the sets, the parameters, the decision variables and the constraints that are required in order to solve our model. The fourth chapter deals with the analysis of the results obtained after solving the model in the environment of AIMMS. Specifically, they are presented in detail the scenarios that we consider as real along with the best solutions for each one of them. In conclusion, in the fifth chapter they are presented the conclusions of this study and the future research.

Οι ροές εργασιών (workflows) αποτελούν έναν από τους πιο σημαντικούς παράγοντες για την σωστή, εύρυθμη και αποδοτική λειτουργία των διαδικασιών που έχουν να φέρουν εις πέρας οι επιχειρήσεις. Καθώς οι επιχειρήσεις έχουν την τάση να γιγαντώνονται με στόχο την αύξηση των κερδών τους, και με δεδομένο ότι οικονομίες είναι ανοιχτές και δε γνωρίζουν φυσικά σύνορα, τελικά, οδηγούμαστε στην ανάγκη για συνεργασίες μεταξύ των επιχειρήσεων που θα τους επιτρέπουν αφενός να επιτύχουν το βέλτιστο ποιοτικά αποτέλεσμα και αφετέρου με το μικρότερο δυνατό κόστος. Το μεγάλο μέγεθος των επιχειρήσεων σε συνδυασμό με την ανάγκη για συνεργασίες μεταξύ τους έχουν ως αποτέλεσμα να αυξάνει η πολυπλοκότητα των διαδικασιών και των προβλημάτων που έχουν να επιλύσουν. Αυτό οδηγεί στην ανάγκη να υπάρξει ένας τρόπος διαχείρισης των ροών εργασιών που απαρτίζουν τις διαδικασίες αυτές. Έτσι, ανατπύχθηκαν μηχανές ροών εργασιών (workflow engine) που επιτρέπουν την διαχείριση των ροών με αποδοτικό και βέλτιστο τρόπο. Στην παρούσα διπλωματική ασχολούμαστε με τη χρήση workflow συστημάτων για την επίλυση του προβλήματος της αποδοτικής διαχείρισης της εφοδιαστικής αλυσίδας (supply chain) στις τουριστικές επιχειρήσεις. Για την αποδοτική λειτουργία των εφοδιαστικών αλυσίδων απαιτείται η ύπαρξη ενός συστήματος διαχείρισής τους, με σκοπό να οργανώνει και να συγχρονίζει τις διαφορετικές οντότητες που παίρνουν μέρος σε όλα τα βήματα μιας εφοδιαστικής αλυσίδας. Έτσι, έχουν αναπτυχθεί τέτοια συστήματα διαχείρισης, όπου με την βοήθεια των υπολογιστών μοντελοποιούν και καταγράφουν όλα τα βήματα της εφοδιαστικής αλυσίδας, κάνοντας έτσι αποδοτική την λειτουργία της. Αφού παρουσιαστούν τα πιο δημοφιλή open source workflow engines, στη συνέχεια υλοποιούμε την δική μας workflow engine που επιλύει το πρόβλημα της διαχείρισης των εφοδιαστικών αλυσίδων σε τουριστικές επιχειρήσεις. Πιο συγκεκριμένα, αναπτύχθηκε ένα basic custom workflow engine προσαρμοσμένο στις ανάγκες των τουριστικών επιχειρήσεων όσον αφορά τη διαδικασία διαχείρισης της εφοδιαστικής τους αλυσίδας στο κομμάτι από την δημιουργία μιας νέας παραγγελίας από προϊόντα και πρώτες ύλες μέχρι το τελικό βήμα της αποδοχής της παραγγελίας από τους υπεύθυνους των τουριστικών επιχειρήσεων. Η εφαρμογή που υλοποιήθηκε είναι web based application. Οι web εφαρμογές παρουσιάζουν αρκετά πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών desktop εφαρμογών, τα οποία και παρουσιάζονται στη διπλωματική αυτή. / --

Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη της συμπεριφοράς προσροφημένων πολυηλεκτρολυτών. Συγκεκριμένα έγιναν μετρήσεις των δυνάμεων αλληλεπίδρασης μεταξύ των πολυμερικών αλυσίδων. Από τις μετρήσεις αυτές είναι δυνατή η εξαγωγή συμπερασμάτων για το πάχος του προσροφημένου πολυμερικού στρώματος, όπως και για το ποσοστό προσρόφησης των πολυμερών. Τα πολυμερή που μετρήθηκαν είναι αμφίφυλα δυσυσταδικά συμπολυμερή, αποτελούνται από ένα υδρόφοβο τμήμα που προσροφάται σε επιφάνειες και από ένα υδρόφιλο τμήμα. Κατά μήκος της αλυσίδας τους τα πολυμερή μας φέρουν φορτία (είναι σουλφονομένα) και για αυτό τον λόγο αποκαλούνται πολυηλεκτρολύτες. Εξετάζουμε τέσσερα διαφορετικά Μ.Β. (90Κ. 120Κ, 150Κ, 400Κ).Τα δείγματα υπό εξέταση είναι αραιά υδατικά διαλύματα (1/10000) των πολυμερών με την παρουσία ηλεκτρολύτη (άλατος) σε διάφορες συγκεντρώσεις. Τα αιωρήματα αυτά διοχετεύονται εντός κελίου στο οποίο βρίσκονται εμβαπτισμένες οι επιφάνειες προσρόφησης (μίκα). Αυτές με την σειρά τους είναι προσαρμοσμένες σε ημικυλινδρικούς φακούς που βρίσκονται σε διάταξη σταυρού. Δια μέσου των φακών διέρχεται εστιασμένη δέσμη φωτός, που οδηγείται σε φασματοσκόπιο. Εκεί αναλύεται και παρατηρούνται κροσσοί συμβολής. Με την βοήθεια της συμβολομετρίας μπορούμε να παρατηρήσουμε την μετακίνηση που υφίστανται οι φακοί , αλλά και την παρεμπόδιση που εμφανίζεται όταν αναπτύσσονται οι δυνάμεις. Οι δυνάμεις γίνονται μετρήσιμες από την κάμψη ενός ελάσματος που φέρει πάνω του προσαρμοσμένο τον ένα φακό. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων μας δίνουν πολύτιμες πληροφορίες για την συμπεριφορά των πολυμερών. Στα κυριότερα αποτελέσματα, που μπορεί κανείς να αναφερθεί είναι η παρατηρούμενη εξάρτηση του πάχους του πολυμερικού στρώματος από το Μ.Β. των πολυμερών.(αύξηση του πάχους με ελάττωση του Μ.Β.) Επίσης παρατηρείται μία εξάρτηση του πάχους του πολυμερικού στρώματος από την μεταβολή της συγκέντρωσης του ηλεκτρολύτη στα διαλύματά μας. Για μεγάλα μοριακά βάρη παρατηρούμε ελάττωση του πάχους με την ελάττωση της συγκέντρωσης του άλατος. Ένα αξιοσημείωτο συμπέρασμα είναι το γεγονός ότι από την επεξεργασία των μετρήσεών μας φαίνεται να σχηματίζεται ένα πυκνό στρώμα κοντά στην επιφάνεια προσρόφησης από το οποίο προεξέχουν με μορφή ακροτενών πολυμερών οι αλυσίδες με μορφολογία βούρτσας. Η έλλειψη υστέρησης από τις μετρήσεις μας, επιβεβαιώνει το συμπέρασμα ότι έχουμε ακροτενή πολυμερή (πολυμερικές βούρτσες). Τέλος παρατηρούμε μονότονα απωστικές δυνάμεις μεταξύ των πολυηλεκτρολυτικών αλυσίδων. / The forces between adsorbed charged diblock copolymers were measured, by the use of the Surface Force Apparatus. Diblock copolymers forming a polymer brush structure were investigated in order to measure the adsorbed layer thickness and their behavior in salt solutions with different concentrations. As we investigate there is an interesting conformation related with the adsorbed layer. It seems to consist by two sections, an anchoring layer and a solvated brush in solution. The anchoring layer is formed from the hydrophobic blocks of the diblock polyelectrolytes. The hydrophilic blocks form a brush in solution. Positive counter ions that are found in conjunction with the negative charges on the polyelectrolyte disassociate in solution. There are as many counter ions as charges on the chain. The presence of salt in the solution means more disassociated ions in the solution. Changes to the salt concentration leads to changes to the forces as well as to the adsorbed layer. We investigate four different molecular weights of the sulfonated polyelectrolyte PtBS-NaPSS (90K, 120K, 150K, 400K) by changing the salt concentration. We find out that the adsorbed layer thickness decreases while the molecular weight increases. We also detect reduce to the layer thickness with salt concentration reduction. The adsorbed amount seems to reduce by increasing the molecular weight and increases by salt concentration reduction. Although the most important conclusion is the anchoring layer which forms a stiff layer very close to the substrate. Finally these polymeric systems can be used in numerous industrial applications as colloid stabilization, biocompatibilization, adhesion, and water treatment e.t.c.

Στο παρόν πόνημα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα έρευνας σχετικής με το σχεδιασμό, εφαρμογή και αξιολόγηση μιας διδακτικής ακολουθίας για την έννοια της ενέργειας η οποία απευθύνεται σε μαθητές/ριες της Δ΄ τάξης του ελληνικού δημοτικού σχολείου. Η διδακτική αυτή ακολουθία βασίζεται στις αρχές της «καινοτομικής» και «εποικοδομητικής» προσέγγισης για τη διδασκαλία και μάθηση των φυσικών επιστημών και εξετάζονται αφ’ ενός τα επιστημολογικά χαρακτηριστικά του εννοιολογικού περιεχομένου της ακολουθίας αυτής και αφ’ ετέρου αν μπορεί να οδηγήσει μαθητές/τριες αυτής της εκπαιδευτικής βαθμίδας να εμφανίσουν γνωστική πρόοδο στο συγκεκριμένο θέμα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας, εκτιμάται ότι το «μοντέλο των ενεργειακών αλυσίδων» αποτελεί ένα επιστημολογικά έγκυρο, συμβατό προς τις γνωστικές δυνατότητες των παιδιών και διδακτικά αποτελεσματικό διδακτικό μετασχηματισμό της επιστημονικής γνώσης σε σχολική γνώση. Πιο συγκεκριμένα, παρέχονται ενδείξεις σύμφωνα με τις οποίες οι μαθητές/τριες μετά το πέρας της διδακτικής παρέμβασης είναι δυνατόν να οικοδομήσουν ένα ενεργειακό μοντέλο με το οποίο: (α) να περιγράφουν χρησιμοποιώντας την έννοια της ενέργειας, τη λειτουργία απλών τεχνολογικών συστημάτων όπου εμπλέκονται ηλεκτρικά φαινόμενα, (β) να αναγνωρίζουν τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και να είναι σε θέση να τις αξιοποιούν (γ) να περιγράφουν, εξηγούν και προβλέπουν την ενεργειακή συμπεριφορά οικιακών τεχνολογικών συστημάτων. / In this thesis, the results of a research concerning the planning, application and evaluation of a teaching sequence as far as the concept of energy is concerned, are featured. This teaching sequence is addressed to forth grade pupils of Greek primary schools and it relies on the principles of ‘innovative’ and ‘constructive’ approach for the teaching and learning of science. On one hand, the epistemological features of the conceptual content of the sequence are being examined and on the other hand, it is argued whether pupils can be led to developing cognitive progress on this specific issue. According to the findings of this research, it is estimated that the ‘model of energy chains’ is scientifically valid and compatible to the cognitive capabilities of the pupils. It is an effective teaching model which transforms the scientific knowledge into school knowledge. More specifically, there are indications that the pupils, after completing this teaching course are capable of developing an energy model which is both qualitative and quantitative, so as to be able to: (a) describe the function of simple technological systems which include electrical phenomena, by using the concept of energy, (b) to recognize renewable energy and be able to utilize them (c) describe, explain and predict the energy behaviour of domestic technological systems.

Στην ερευνητική αυτή εργασία διερευνώνται, οι νοητικές αναπαραστάσεις παιδιών προσχολικής ηλικίας σε σχέση με το εννοιολογικό πρότυπο των ενεργειακών αλυσίδων, με τη βοήθεια ατομικών ημι-δομημένων συνεντεύξεων, τόσο πριν, όσο και μετά την πραγματοποίηση των δραστηριοτήτων της διδακτικής παρέμβασης που μεσολάβησε και η οποία σχεδιάστηκε με βάση το πλαίσιο της στρατηγικής αντιμετώπισης των «στόχων-εμποδίων», στηριζόμενη στις αρχές της εποικοδομιστικής και καινοτομικής αντίληψης. Τα παιδιά καλούνται να ονομάσουν, να προβλέψουν, να αιτιολογήσουν και να ερμηνεύσουν τις πρότυπες πειραματικές διατάξεις τριών φαινομένων, που αφορούν το άναμμα ενός λαμπτήρα με τρεις διαφορετικούς τρόπους (από τη ΔΕΗ, με τη βοήθεια μπαταρίας και τη μεσολάβηση φωτοβολταϊκού στοιχείου). Από μια πρώτη ποιοτική ανάλυση των εξηγήσεων των παιδιών, διαπιστώνεται ότι τα περισσότερα μπορούν ενεργοποιώντας/οικοδομώντας έναν προ-ενεργειακό αιτιακό συλλογισμό, να προσεγγίσουν ένα πρόδρομο μοντέλο για την έννοια της ενέργειας, δημιουργώντας γραμμικές αναπαραστάσεις των αντικειμένων μιας ενεργειακής αλυσίδας, τόσο από την άποψη της λειτουργίας τους, όσο και από την άποψη της διανομής. / In this paper are being investigated, the mental representations of pre-school age children, according to the conceptual model of “energy chains”, using individual semi-structured interviews, so much before, as much as afterwards the activities of the teaching intervention, which were designed according to the frame of the strategic confrontation of “objectives-obstacles” and based on the principles of the constructivism and innovative perception. Children are called to name, to predict, to justify and to interpret the experimental cases of three phenomena, concerning three different ways of turning on an electric lamp (by the National Electric Company, with the help of a battery and with the mediation of photovoltaic element). One first qualitative analysis of children explanations has shown that the majority of them are able by activating/building a pre-energy casual reasoning, to approach a precursor model of the significance of energy, creating linear representations of the objects of an energy chain, not only from the operation’s point, but also from the energy distribution’s.

Αντικείμενο της παρούσης διδακτορικής διατριβής αποτελεί ο υπολογισμός των ηλεκτρικών πολυπολικών ροπών (διπολική έως και δεκαεξαπολική) ακετυλενικών αλυσίδων οι οποίες υπάγονται στους γενικούς τύπους H-(C≡C)n-H, Χ-(C≡C)n-H και Χ-(C≡C)n-X, n=1–7, X=F, Cl, Br, I, CN, NC, η συστηματική μελέτη των (υπερ)πολωσιμοτήτων των μη υποκατεστημένων ακετυλενικών αλυσίδων Η-(C≡C)n- H, n=3–7 και τέλος ο υπολογισμός των ηλεκτρικών ιδιοτήτων αλληλεπίδρασης συστημάτων του τύπου Η-(C≡C)n-H…Ηe, n=1–7. Σε όλες τις περιπτώσεις χρησιμοποιήθηκαν οι ab initio μέθοδοι SCF και MP2 καθώς και οι ευρέως χρησιμοποιούμενες DFT μέθοδοι B3LYP, B3PW91 και mPW1PW91. Στους υπολογισμούς των ηλεκτρικών πολυπολικών ροπών χρησιμοποιήθηκε η βάση ccpVDZ σε όλες τις περιπτώσεις και ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στον τρόπο μεταβολής των υπό μελέτη ιδιοτήτων με την μεταβολή του υποκαταστάτη στα άκρα της αλυσίδας. Στους υπολογισμούς των ηλεκτρικών (υπερ)πολωσιμοτήτων των μη υποκατεστημένων ακετυλενικών αλυσίδων Η-(C≡C)n-H χρησιμοποιήθηκαν ελάχιστα πολωμένα σύνολα βάσης και πραγματοποιήθηκε σύγκριση με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την χρήση μεγαλύτερων συνόλων βάσης. Για τον υπολογισμό των εν λόγω ιδιοτήτων χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος του πεπερασμένου πεδίου. Τέλος πραγματοποιήθηκαν υπολογισμοί των ηλεκτρικών ιδιοτήτων αλληλεπίδρασης συστημάτων Η-(C≡C)n-H…Ηe για δυο συγκεκριμένες διαμορφώσεις ενώ για την αποφυγή του σφάλματος υπέρθεσης συνόλου βάσης χρησιμοποιήθηκε η υπερμοριακή προσέγγιση των Boys-Bernardi. / The purpose of the present doctoral dissertation is the calculation of the electric multipole moments (dipole up to hexadecapole) of acetylenic chains under the general formulas H-(C≡C)n-H, Χ-(C≡C)n-H and Χ-(C≡C)n-X, n=1–7, X=F, Cl, Br, I, CN, NC, the systematic study of the (hyper)polarizabilities of the non substituted acetylenic chains Η-(C≡C)n-H, n=3–7 and finally the calculation of interaction induced electric properties of systems of the general formula Η-(C≡C)n-H…Ηe, n=1– 7. In all cases considered the ab initio SCF and MP2 methods have been used along with the very popular DFT methods B3LYP, B3PW91 and mPW1PW91. For the electric multipole moment calculations the cc-pVDZ basis set has been used in all cases and special attention has been paid in the way the properties of interest change by changing the substituent at the ends of the acetylenic chains. For the electric (hyper)polarizability calculations on the non substituted acetylenic chains H-(C≡C)n- H minimally polarized basis sets have been used and comparison was made with the results obtained by using larger basis sets. In order to calculate the above mentioned properties the finite field method was applied. Finally, calculations were performed in order to calculate the interaction induced electric properties of the systems Η-(C≡C)n- H…Ηe for two particular configurations while in order to avoid the basis set superposition error the Boys-Bernardi counterpoise method has been applied.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της θεωρίας της Near Complete Decomposability (NCD) και η εφαρμογή της στην ανάλυση της απόδοσης ενός υπολογιστικού συστήματος, του οποίου η μοντελοποίηση με παραδοσιακές τεχνικές οδηγεί σε απαγορευτικά μεγάλο χώρο κατάστασης. Αρχικά, παραθέτουμε τα βασικά σημεία της θεωρίας όπως αυτή θεμελιώνεται μαθηματικά από τον Courtois στην κλασική του μονογραφία (Courtois, 1977), ενώ στη συνέχεια προβαίνουμε στη μοντελοποίηση ενός υποθετικού σταθμού εργασίας κάποιου πολυεπεξεργαστικού συστήματος, στο οποίο εκτελούνται ανά πάσα στιγμή το πολύ Κ έργα. Ο σταθμός εργασίας που μελετάμε διαθέτει buffer πεπερασμένου μεγέθους και είναι επιφορτισμένος με τη συγκέντρωση και το συνδυασμό των επιμέρους υποέργων κάθε έργου και την αποθήκευση του στη μνήμη. Οι κλασικές τεχνικές μοντελοποίησης του buffer οδηγούν σε ένα μοντέλο με πολύ μεγάλο χώρο κατάστασης. Ωστόσο εμείς μοντελοποιούμε μία συναθροιστική εκδοχή του αρχικού μοντέλου, η οποία υπό αρκετά ρεαλιστικές συνθήκες χαίρει της NCD ιδιότητας. Την ιδιότητα αυτή του μοντέλου μας τη δικαιολογούμε τόσο διαισθητικά, όσο και μαθηματικά. Επίσης, επιβεβαιώνουμε πως το NCD μοντέλο πετυχαίνει υψηλής ποιότητας εκτίμηση των πιθανοτήτων μόνιμης κατάστασης και μίας σειράς άλλων χρήσιμων μετρικών, με σημαντικά μικρότερο υπολογιστικό κόστος σε σχέση με το αρχικό μοντέλο, εκτελώντας μία σειρά μετρήσεων στο περιβάλλον Matlab. Παράλληλα, η αξιοποίηση του NCD μοντέλου αυξάνει σημαντικά την ικανότητά μας να ερμηνεύσουμε τη δυναμική συμπεριφορά του συστήματος καθώς αυτό οδεύει προς μια κατάσταση στατιστικής ισορροπίας. Τέλος, επιχειρούμε μία σειρά από “educated guesses” για πιθανές κλάσεις συστημάτων τα οποία θα μπορούσαν να αναλυθούν με μεθοδολογία αντίστοιχη με αυτήν που ακολουθήσαμε εμείς στο παρόν κείμενο. / The purpose of this diploma dissertation is, on one hand the brief study of the theory of Near Complete Decomposability (NCD), and on the other hand the application of NCD in the analysis of a system, the modeling of which leads to a prohibitively large state space. First, we point out the fundamental mathematical principles of NCD as established by Courtois in his classic monograph (Courtois, 1977). Then, we proceed to the modeling of a hypothetical service station (R) of a multiprocessing computer system, which executes at most K jobs simultaneously. R has a finite buffer and its duty is to combine the arriving tasks into a single job and store it to memory. The usual modeling techniques applied to this “task buffer”, lead to a model with extremely large state space. So, we construct a lumped model instead, which enjoys the property of NCD. We prove this, using intuitive arguments as well as mathematical ones. Then, we confirm that the NCD model achieves a reliable estimation of the steady state probability vector and other important metrics, with significantly reduced computational complexity in comparison with the initial model. Furthermore, the exploitation of the NCD model increases significantly our ability to understand the dynamics of our system and to interpret aspects of its transient behavior towards statistical equilibrium. Finally, we make a number of “educated guesses” about possible classes of systems that could be analyzed using the same kind of techniques we used in this dissertation.

Οι θεματολογικά προσανατολισμένοι προσκομιστές είναι εφαρμογές που έχουν στόχο την συλλογή ιστοσελίδων συγκεκριμένης θεματολογίας από τον Παγκόσμιο Ιστό. Αποτελούν ένα ανοικτό ερευνητικό πεδίο των τελευταίων χρόνων. Σε αυτήν την διπλωματική εργασία επιχειρείται η υλοποίηση ενός θεματολογικά προσανατολισμένου προσκομιστή με χρήση λεξικών αλυσίδων. Οι λεξικές αλυσίδες είναι ένα σημαντικό λεξιλογικό και υπολογιστικό εργαλείο για την αναπαράσταση της έννοιας ενός κειμένου. Έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία στην αυτόματη δημιουργία περιλήψεων για κείμενα, αλλά και στην κατηγοριοποίησή τους σε θεματικές κατηγορίες. Παρουσιάζουμε τις διαδικασίες βαθμολόγησης συνδέσμων και ιστοσελίδων, καθώς και τον υπολογισμό της σημασιολογικής ομοιότητας μεταξύ κειμένων με χρήση λεξικών αλυσίδων. Συνδυάζουμε και ενσωματώνουμε αυτές τις διαδικασίες σε έναν θεματολογικά προσανατολισμένο προσκομιστή, τα πειραματικά αποτελέσματα του οποίου είναι πολλά υποσχόμενα. / Topical focused crawlers are applications that aim at collecting web pages of a specific topic from the Web. Building topical focused crawlers is an open research field. In this master thesis we develop a topical focused crawler using lexical chains. Lexical chains are an important lexical and computational tool which is used for representing the meaning of text. They have been used with success in automatic text summarization and text classification in thematic categories. We present the processes of hyperlink and web page scoring, as well as the computation of the semantic similarity between documents by using lexical chains. Combining the aforementioned methods we embody them in a topical focused crawler. Its results are very promising.