Στόχος της παρούσας έρευνας ήταν να διερευνηθούν οι επιδόσεις και τα είδη των στρατηγικών που χρησιμοποιούν οι μαθητές της Δ΄ τάξης του δημοτικού σχολείου, με και χωρίς μαθησιακές δυσκολίες στα μαθηματικά (ΜΜΔ), όταν υπολογίζουν νοερά προσθέσεις και αφαιρέσεις διψήφιων αριθμών και να διαπιστωθεί αν υπάρχει αξιόλογη διαφορά στην επίδοση μεταξύ των μαθητών αυτών. Προηγούμενες μελέτες που αφορούν στις ΜΜΔ έχουν ασχοληθεί με τις απλές (π.χ. 3+5) και όχι με τις διψήφιες νοερές προσθέσεις και αφαιρέσεις. Στην παρούσα έρευνα συμμετείχαν 85 μαθητές (40 με ΜΜΔ και 45 κανονικής επίδοσης στα μαθηματικά-ΚΕ), όπως προέκυψε από την αξιολόγησή τους με σταθμισμένες και μη δοκιμασίες. Επιπλέον, στους μαθητές αυτούς χορηγήθηκε δοκιμασία στους νοερούς υπολογισμούς. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι οι μαθητές ΚΕ χρησιμοποιούν, κατά κύριο λόγο, στρατηγικές υψηλού επιπέδου (αυτές που συντελούν στην καλύτερη κατανόηση των αριθμών) τόσο στην πρόσθεση όσο και στην αφαίρεση. Παρόλα αυτά, η χρήση στρατηγικών υψηλού επιπέδου είναι πιο έντονη στην πρόσθεση συγκριτικά με την αφαίρεση, γεγονός που υποδηλώνει τη δυσκολία της αφαίρεσης ως πράξη. Επιπλέον, οι αφαιρέσεις με κρατούμενο είναι πιο δύσκολες από αυτές χωρίς κρατούμενο και για τις δύο ομάδες. Επίσης, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι επιδόσεις των μαθητών με ΜΜΔ γενικά σε όλες τις πράξεις είναι χειρότερες από αυτές των μαθητών ΚΕ. Τέλος, οι μαθητές με ΜΜΔ υπέπεσαν σε περισσότερα λάθη σε σχέση με τους μαθητές ΚΕ, ανάλογα με το είδος της πράξης, αλλά και σε περισσότερα είδη λαθών. Τα περισσότερα λάθη των μαθητών εντοπίστηκαν κυρίως στις αφαιρέσεις με κρατούμενο, όπου είτε αφαιρούσαν τις μονάδες του μειωτέου από τις μονάδες του αφαιρετέου είτε έκαναν κάποιο λάθος στο δανεισμό. Περαιτέρω έρευνες είναι απαραίτητες προκειμένου να διαπιστωθούν οι διαφορές που εντοπίζονται στην επίδοση, τις στρατηγικές και τα λάθη μεταξύ των παραπάνω μαθητών στις διψήφιες νοερές προσθέσεις και αφαιρέσεις. / The purpose of the present study was to investigate the performance and the kinds of strategies that students, with and without mathematical learning disabilities (MLD), attending fourth grade of elementary school (9 years old) use when they add and subtract two-digit numbers mentally and to find out whether there is any notable difference in the performance between these groups. Previous studies related to MLD have dealt with simple mental additions and subtractions (eg 3+5) and not with two-digit calculations. Eighty five students participated in the present study (40 with MLD and 45 normally achieving students – NA). All students completed tests, which evaluated their mathematical skills. The results from these tests led to the selection of the students that would form each one of the two groups. Moreover, students of both groups were assessed on a mental calculation task. The results of the study indicated that NA students tend to use sophisticated strategies (those that contribute to a better understanding of numbers) both in addition and subtraction. However, the percentage of sophisticated strategies appeared to be higher in addition than in subtraction, a fact that implies there is a particular difficulty in subtractions. Moreover, this study found that subtractions, which involve regrouping procedures (such as “carrying” or “borrowing”), are more complex than others for both groups. Furthermore, the results showed that the performance of MLD students on mental calculation tasks was worse than NA students. Last but not least, MLD children made more errors than NA children depending on the type of operation and they made more types-categories of errors than NA children. Most errors were made in subtractions with carrying digit. There either they subtracted minuend’s units from subtrahend’s units or they made an error with the carrying digit. Further research is necessary in order to investigate the performance and the kinds of strategies that students, with and without mathematical learning disabilities when they add and subtract mentally two-digit numbers.

Στην εργασία αυτή επεκτείνουμε το μοντέλο των πρωτοκόλλων πληθυσμών που προτάθηκε από τους Angluin et al., ούτως ώστε να μοντελοποιήσουμε πιο ισχυρά δίκτυα αποτελούμενα από πολύ μικρά τεχνουργήματα περιορισμένων πόρων (πράκτορες), τα οποία είναι πιθανόν να ακολουθούν μη προβλέψιμη παθητική κίνηση. Οι πράκτορες αυτοί επικοινωνούν μόνο κατά ζεύγη σύμφωνα με τις επιλογές ενός εχθρικού δρομολογητή. Ένας κατευθυνόμενος (ή μη κατευθυνόμενος) γράφος επικοινωνίας αποτυπώνει την ακόλουθη πληροφορία: κάθε ακμή (u,υ) του γράφου υποδηλώνει ότι επιτρέπεται κατά τον υπολογισμό να συμβούν μία ή περισσότερες αλληλεπίδρασεις του u με τον υ στις οποίες ο u είναι ο μυητής και ο υ ο αποκρινόμενος. Το νέο χαρακτηριστικό του μοντέλου των πρωτοκόλλων πληθυσμών με διαμεσολαβητή το οποίο προτείνουμε στην παρούσα εργασία είναι η ύπαρξη ενός παθητικού παρόχου επικοινωνίας τον οποίο καλούμε διαμεσολαβητή. Ο διαμεσολαβητής είναι μία απλή βάση δεδομένων με δυνατότητες επικοινωνίας. Βασική δουλειά του είναι να διατηρεί τις επιτρεπόμενες αλληλεπιδράσεις σε κλάσεις επικοινωνίας, των οποίων ο αριθμός είναι σταθερός και ανεξάρτητος του μεγέθους του πληθυσμού. Για τον λόγο αυτό υποθέτουμε ότι κάθε πράκτορας του πληθυσμού έχει έναν μοναδικό προσδιοριστή (ίσως εργοστασιακό) τον οποίο ο ίδιος δεν μπορεί να γνωρίζει. Όταν δύο πράκτορες πρόκειται να αλληλεπιδράσουν αποστέλλουν τους μοναδικούς προσδιοριστές τους (ταυτότητες) στον διαμεσολαβητή ο οποίος τους κοινοποιεί την κλάση στην οποία ανήκει το μεταξύ τους κανάλι επικοινωνίας (δηλαδή, την κατάσταση του κατευθυνόμενου ή μη ζεύγους των προσδιοριστών τους) και οι πράκτορες ανανεώνουν την κατάστασή τους και την κατάσταση της μεταξύ τους ακμής βάσει μίας καθολικής συνάρτησης μετάβασης. Εάν η μεταξύ τους αλληλεπίδραση δεν επιτρέπεται ή, με άλλα λόγια, αν το ζεύγος αυτό δεν υπάρχει στη βάση δεδομένων του διαμεσολαβητή οι πράκτορες ενημερώνονται ότι θα πρέπει να ματαιώσουν την αλληλεπίδραση. Παρατηρούμε ότι με τον τρόπο αυτό αρχίζουμε να αποκτούμε κάποιον έλεγχο σχετικά με την ασφάλεια του δικτύου και επιπλέον μέσω του διαμεσολαβητή μπορούμε ανά πάσα στιγμή να γνωρίζουμε την τοπολογία του δικτύου. Ισοδύναμα, είναι σα να επιτρέπουμε στις ακμές του γράφου επικοινωνίας να διατηρούν καταστάσεις από ένα σύνολο καταστάσεων ακμών σταθερού πληθικού αριθμού. Ο εναλλακτικός αυτός τρόπος να δούμε το νέο μοντέλο έχει πολλά πλεονεκτήματα ως προς την τυπική μοντελοποίηση και τον σχεδιασμό πρωτοκόλλων, αφού μας επιτρέπει να παραβλέψουμε τις λεπτομέρειες υλοποίησης του διαμεσολαβητή. Επιπρόσθετα, επεκτείνουμε περαιτέρω το νέο μοντέλο επιτρέποντας στις ακμές να έχουν κόστη από ένα, επίσης, σταθερού πληθικού αριθμού σύνολο, τα οποία είναι μόνο προς ανάγνωση. Εν συνεχεία, επιτρέπουμε στους κανόνες μεταβάσεων των εκάστοτε πρωτοκόλλων να διαβάζουν τις καταστάσεις του ζεύγους πρακτόρων που αλληλεπιδρούν και την κατάσταση και το κόστος της ακμής μέσω της οποίας γίνεται η αλληλεπίδραση (αν, φυσικά, έχουμε ορίσει κόστη στο πρόβλημά μας) και να ανανεώνουν όλα αυτά τα στοιχεία πέραν από τα κόστη που είναι μόνο προς ανάγνωση. Παρατηρούμε, επομένως, ότι οι προδιαγραφές των πρωτοκόλλων του νέου μοντέλου συνεχίζουν, να είναι ανεξάρτητες του μεγέθους του πληθυσμού και συνεχίζουν να μην χρησιμοποιούν μοναδικούς προσδιοριστές, δηλαδή, το νέο μοντέλο διατηρεί τα χαρακτηριστικά της κλιμάκωσης, της ομοιομορφίας και της ανωνυμίας. Τα Πρωτόκολλα Πληθυσμών με Διαμεσολαβητή (Mediated Population Protocols - MPP) που προτείνουμε μπορούν να υπολογίσουν σταθερά ιδιότητες γράφων σχετικά με τον γράφο επικοινωνίας. Για να το δείξουμε αυτό παρουσιάζουμε πρωτόκολλα για το μεγιστοτικό ταίριασμα, την μεταβατική θήκη, τις ακμές ελαχίστου κόστους και το ελάχιστο μονοπάτι από τη ρίζα ως τα φύλλα ενός έξω-κατευθυνόμενου δέντρου και αποδεικνύουμε την ορθότητά τους. Εν συνεχεία, δείχνουμε ότι το μοντέλο των πρωτοκόλλων με διαμεσολαβητή αποτελεί ένα ισχυρότερο υπολογιστικά μοντέλο από το κλασικό μοντέλο των πρωτοκόλλων πληθυσμών. Πρώτα παρατηρούμε το προφανές, ότι, δηλαδή, το κλασικό μοντέλο των πρωτοκόλλων πληθυσμών είναι ειδική περίπτωση του νέου μοντέλου, άρα το νέο μοντέλο μπορεί να κάνει σίγουρα τουλάχιστον ότι και το κλασικό. Εν συνεχεία, παρουσιάζουμε ένα πρωτόκολλο με διαμεσολαβητή το οποίο υπολογίζει σταθερά το γινόμενο δύο θετικών ακέραιων στην περίπτωση που ο G (γράφος επικοινωνίας) είναι πλήρης κατευθυνόμενος και συνεκτικός. Τα κατηγορήματα που περιλαμβάνουν πολλαπλασιασμό δύο ακέραιων μεταβλητών δεν είναι ημιγραμμικά και έχει αποδειχθεί ότι τα κλασικά πρωτόκολλα πληθυσμών σε πλήρεις γράφους υπολογίζουν σταθερά μόνο ημιγραμμικά κατηγορήματα, άρα με τον τρόπο αυτό δείχνουμε ότι υπάρχει τουλάχιστον ένα κατηγόρημα που ενώ δεν υπολογίζεται σταθερά απ'' το βασικό μοντέλο υπολογίζεται σταθερά από το μοντέλο το οποίο προτείνουμε. Για τις ανάγκες της απόδειξης διατυπώνουμε και αποδεικνύουμε ένα γενικό Θεώρημα σχετικά με τη σύνθεση δύο πρωτοκόλλων πληθυσμών με διαμεσολαβητή, το ένα εκ των οποίων χρησιμοποιεί σταθεροποιούμενες εισόδους. Δείχνουμε, επίσης, ότι όλα τα κατηγορήματα που υπολογίζονται σταθερά απ'' το μοντέλο μας ανήκουν (μη ομοιόμορφα) στην κλάση NSPACE(m), όπου το m συμβολίζει το πλήθος των ακμών του γράφου επικοινωνίας. Τέλος, ορίζουμε τα πιθανοτικά πρωτόκολλα πληθυσμών με διαμεσολαβητή, στα οποία ο δρομολογητής επιλέγει σε κάθε βήμα την επόμενη αλληλεπίδραση ισοπίθανα μεταξύ των ακμών του γράφου επικοινωνίας και δείχνουμε ότι κάθε Peano κατηγόρημα που υπολογίζεται σταθερά από ένα πιθανοτικό MPP μπορεί να επαληθευτεί σε αιτιοκρατικό πολυωνυμικό χρόνο. / In this work we extend the population protocol model of Angluin et al., in order to model more powerful networks of very small resource limited artefacts (agents) that is possible to follow some unpredictable passive movement. These agents communicate in pairs according to the commands of an adversary scheduler. A directed (or undirected) communication graph encodes the following information: each edge (u,υ) denotes that during the computation it is possible for an interaction between u and υ to happen in which u is the initiator and υ the responder. The new characteristic of the proposed mediated population protocol model is the existance of a passive communication provider that we call mediator. The mediator is a simple database with communication capabilities. Its main purpose is to maintain the permissible interactions in communication classes, whose number is constant and independent of the population size. For this reason we assume that each agent has a unique identifier for whose existence the agent itself is not informed and thus cannot store it in its working memory. When two agents are about to interact they send their ids to the mediator. The mediator searches for that ordered pair in its database and if it exists in some communication class it sends back to the agents the state corresponding to that class. If this interaction is not permitted to the agents, or, in other words, if this specific pair does not exist in the database, the agents are informed to abord the interaction. Note that in this manner for the first time we obtain some control on the safety of the network and moreover the mediator provides us at any time with the network topology. Equivalently, we can model the mediator by communication links that are capable of keeping states from a edge state set of constant cardinality. This alternative way of thinking of the new model has many advantages concerning the formal modeling and the design of protocols, since it enables us to abstract away the implementation details of the mediator. Moreover, we extend further the new model by allowing the edges to keep readable only costs, whose values also belong to a constant size set. We then allow the protocol rules for pairwise interactions to modify the corresponding edge state by also taking into account the costs. Thus, our protocol descriptions are still independent of the population size and do not use agent ids, i.e. they preserve scalability, uniformity and anonymity. The proposed Mediated Population Protocols (MPP) can stably compute graph properties of the communication graph. We show this for the properties of maximal matchings (in undirected communication graphs), also for finding the transitive closure of directed graphs and for finding all edges of small cost. We demonstrate that our mediated protocols are stronger than the classical population protocols. First of all we notice an obvious fact: the classical model is a special case of the new model, that is, the new model can compute at least the same things with the classical one. We then present a mediated protocol that stably computes the product of two nonnegative integers in the case where G is complete directed and connected. Such kind of predicates are not semilinear and it has been proven that classical population protocols in complete graphs can compute precisely the semilinear predicates, thus in this manner we show that there is at least one predicate that our model computes and which the classical model cannot compute. To show this fact, we state and prove a general Theorem about the composition of two mediated population protocols, where the first one has stabilizing inputs. We also show that all predicates stably computable in our model are (non-uniformly) in the class NSPACE(m), where m is the number of edges of the communication graph. Finally, we define Randomized MPP and show that, any Peano predicate accepted by a Randomized MPP, can be verified in deterministic polynomial time.

Η διπλωματική έχει σαν στόχο να μελετήσει και να αξιολογήσει τεχνικές συμπίεσης που εφαρμόζονται στην περίπτωση ατόμων με πρόβλημα βαρηκοΐας. Η διαδικασία της συμπίεσης αποσκοπεί στο να αλλάξει τα επίπεδα ισχύος των ακουστικών σημάτων έτσι, ώστε να ανταποκρίνονται καλύτερα στις ακουστικές δυνατότητες του ασθενούς. Οι συμπιεστές υλοποιούνται με δυναμικές διαδικασίες επεξεργασίας σήματος ώστε να αντιδρούν άμεσα στις αλλαγές των χαρακτηριστικών του προς επεξεργασία ήχου. Οι επικρατέστερες τεχνικές θα υλοποιηθούν σε ειδική πλατφόρμα επεξεργασίας και θα αξιολογηθούν ως προς την απόδοσή τους. Θα γίνει επίσης σύγκριση με νέες τεχνικές οι οποίες θα προταθούν για πρώτη φορά στην παρούσα διπλωματική. / .

Τα μελλοντικά περιβάλλοντα υπολογισμού περιλαμβάνουν την ενσωμάτωση καθημερινών αντικειμένων, εφοδιασμένα με μικροσκοπικούς επεξεργαστές, αισθητήρες και κάρτες ασύρματων δικτύων. Τα έξυπνα αυτά αντικείμενα (τεχνουργήματα) μπορούν να εξερευνούν το περιβάλλον στο οποίο βρίσκονται και να επικοινωνούν μεταξύ τους. Η διαδραστικότητα με τον άνθρωπο μπορεί να παρέχει τη δυνατότητα αντιμετώπισης διαφόρων εργασιών με διαισθητικό τρόπο. Γίνεται αντιληπτό ότι μέσα σε ένα τέτοιο περιβάλλον, προκύπτουν σοβαρά ζητήματα που σχετίζονται με την ιδιωτικότητα των χρηστών. Αρχικά, εξαιτίας της αορατότητας των υπολογισμών που έχει σαν αποτέλεσμα οι χρήστες να μην τους αντιλαμβάνονται και έτσι να μην αισθάνονται ασφαλείς στο περιβάλλον αυτό. Επιπλέον, η παροχή ορισμένων υπηρεσιών απαιτεί τη μετάδοση και επεξεργασία προσωπικών δεδομένων και, ως εκ τούτου, εγκυμονεί κινδύνους για την προσωπική ζωή. Στην παρούσα εργασία ένα τέτοιο περιβάλλον (περιβάλλον περιρρέουσας νοημοσύνης) με τα παραπάνω χαρακτηριστικά, μοντελοποιείται μέσω των σφαιρών δραστηριοτήτων. Μια σφαίρα δραστηριοτήτων περιλαμβάνει όλη εκείνη την πληροφορία που απαιτείται για να εκτελεστεί μια συγκεκριμένη εργασία μέσα στο περιβάλλον. Στόχος της εργασίας είναι η μοντελοποίηση πολιτικών ιδιωτικότητας με κέντρο το χρήστη, η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί σε μια σφαίρα σε οποιοδήποτε περιβάλλον περιρρέουσας νοημοσύνης. Για να επιτευχθεί σημασιολογική ομοιογένεια, παρά την πιθανή ετερογένεια των πόρων ενός τέτοιου συστήματος, έχει σχεδιαστεί μια οντολογία για την αναπαράσταση αυτών των πολιτικών. Επιπλέον το σημασιολογικό αυτό πλαίσιο μοντελοποιεί τις βασικές αρχές και τους κανόνες αναφορικά με την προστασία των προσωπικών δεδομένων και την ιδιωτικότητα. Η προτεινόμενη οντολογία αξιολογείται βάσει αναγνωρισμένων κριτηρίων όπως είναι οι ερωτήσεις επάρκειας / Future computing environments involve integrating everyday objects equipped with tiny processors, sensors and wireless network cards. These smart objects (artifacts) may explore their environment and communicate with each other. Interactivity with humans may provide the ability of dealing with tasks in an intuitive way. It is clear that within this environment, serious issues related to the privacy of the users arise. Initially, due to the invisibility of all computations which results to the users being unaware of them. Moreover, the provision of certain services requires the transmission and processing of user’s personal data and thus poses a serious threat to their privacy. In the present project such an environment (ambient intelligence environment) with the above characteristics, is modeled through the concept of activity spheres. An activity sphere contains all the necessary information needed to realize a specific task within this environment. The aim of the project is to model a user-centered privacy policy which could be realized for a sphere in any ambient intelligence environment it is instantiated. To achieve semantic homogeneity, despite the possible heterogeneity of the resources within such an environment, an ontology has been designed. Furthermore, this semantic framework, models the fundamental principles and rules regarding personal data protection and privacy. The proposed ontology is evaluated by means of well-appreciated criteria such as competency questions

Η εξέλιξη της τεχνολογίας στον τομέα του κινητού και διάχυτου υπολογισμού έχει δημιουργήσει πολλές δυνατότητες για πρόσβαση μέσω φορητών συσκευών σε πληροφορίες που σχετίζονται με συγκεκριμένο χώρο και αντικείμενα. Οι τεχνολογίες αυτές είναι ιδιαίτερα ελκυστικές για χώρους πολιτισμού όπου μπορούν να αποτελέσουν το υπόβαθρο για μαθησιακές εμπειρίες με παιγνιώδη χαρακτηριστικά. Η διπλωματική αυτή εργασία, που εκπονήθηκε στο Εργαστήριο της Ερευνητικής Ομάδας Αλληλεπίδρασης Ανθρώπου Υπολογιστή, του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών, υπό την επίβλεψη του καθηγητή Νικόλαου Αβούρη, περιγράφει τη μελέτη, ανάπτυξη και αξιολόγηση μίας κινητής εφαρμογής σε χώρο πολιτισμού. Συγκεκριμένα, αφορά το Benaki MuseumScrabble (BMS), ένα χώρο-ευαίσθητο παιχνίδι για φορητές συσκευές, το οποίο απευθύνεται σε επισκέπτες του Μουσείου Μπενάκη. Στόχος του παιχνιδιού είναι να εμπλέξει τους παίχτες σε μια διαδικασία παιγνιώδους εξερεύνησης της έκθεσης του μουσείου και να αναδείξει τα εκθέματα αλλά και υλικό που ανήκει στο τμήμα της συλλογής που δεν εκτίθεται. / Location sensitive mobile games, are usually ludic multiplayer activities where engaging the physical space in the game is of particular importance. They are designed to be played in specific physical spaces, using mobile devices, leading to a strong interplay between physical and virtual spaces. These games have features such as motion and action in physical space, awareness of the surroundings of the player, interaction between players, as well as interaction with objects of the real world in different ways. These characteristics make them particularly attractive for learning activities in real space and have been used in recent years in cultural spaces where social, experiential and situated learning can take place [de Souza, 06]. The basic idea is that such games motivate players to associate information with physical activity, and are attractive as learning tools because they help the integration of the physical and social space with the digital dimension. In this context, it is interesting to explore the design process of an activity of this type, the rules of the game and the development of the corresponding technology (software, appliances, etc.), as well as the involvement of a museum's collection and the related digital information. The objective of this thesis is to describe the design and development of Benaki MuseumScrabble (BMS), a location sensitive game for mobile devices, aimed for young visitor and designed for part of the collection of the Benaki Historical Museum, in Athens.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι αρχικά η καταγραφή της ανθρώπινης κίνησης με κάποια συσκευή παρακολούθησης και κατόπιν η δημιουργία ενός αντιπροσωπευτικού μοντέλου, ώστε να μπορεί να μελετηθεί η δυναμική του συμπεριφορά. Ως συσκευή καταγραφής χρησιμοποιήθηκε ο αισθητήρας Kinect της Microsoft. Το μοντέλο που αναπτύχθηκε αφορά κυρίως τα κάτω άκρα του ανθρώπου και επιπλέον διαθέτει μυοσκελετική δομή με 86 μύες. Στα πλαίσια των αναλύσεων χρησιμοποιήθηκαν διάφορες τεχνικές για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων, όπως είναι η αντίστροφη κινηματική, αντίστροφη δυναμική, υπολογισμός μυϊκών διεγέρσεων και ορθή δυναμική και προτείνουμε μια στρατηγική για την ανάλυση και την εξαγωγή αποτελεσμάτων. / The research developed in this thesis first deal with the problem of capturing the human body motion and then concentrates on the creation of musculoskeletal models, which can capture and accurately study its dynamical behavior. The Microsoft's Kinect sensor was utilized to capture the human motion. The model used for the simulations is the human lower extremity with 86 attached muscles. For the analysis phase we used some common methods such as inverse kinematics, inverse dynamics, computed muscle control and forward dynamics and we showed a general pipeline strategy for generating correct results.

Στην εργασία αυτή γίνεται μια αναφορά αρχικά στα GSM δίκτυα κινητής τηλεφωνίας (χαρακτηριστικά-λειτουργίες). Στη συνέχεια περιγράφεται ο τρόπος υπολογισμού της κυτταρικής ακτίνας με βάση τα μοντέλα Okumura-Hata και Ikegami. Τέλος αναφέρονται παραδείγματα υπολογισμού της ακτίνας των κυττάρων αλλά και διαστασιοποίησης των καναλιών σε αυτά ώστε να εξυπηρετείται συγκεκριμένη τηλεπικοινωνιακή κίνηση. / The purpose of this project is to examine the major steps in cell planning process such as cell coverage, frequency planning and calculations of traffic and channel needs for the given areas.

Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση μεθόδων στατιστικής συμπερασματολογίας για την προσαρμογή και έλεγχο της κατανομής γάμα και της αντίστροφης κανονικής (inverse Gaussian) κατανομής σε δεδομένα με θετική λοξότητα. Τα πρότυπα αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως στην ανάλυση αξιοπιστίας και ελέγχου μακροβιότητας καθώς και σε άλλες εφαρμογές. Αρχικά γίνεται μια περιγραφή εναλλακτικών μεθόδων στατιστικής συμπερασματολογίας για τις διπαραμετρικές και τις τριπαραμετρικές οικογένειες κατανομών γάμα και αντίστροφης κανονικής. Στη συνέχεια διερευνάται η χρήση μεθόδων στατιστικής συμπερασματολογίας για την εκτίμηση των παραμέτρων της διπαραμετρικής γάμα κατανομής με χρήση της εμπειρικής ροπογεννήτριας συνάρτησης. Μέθοδοι εκτιμητικής, όπως είναι η μέθοδος των μικτών ροπών και των γενικευμένων ελαχίστων τετραγώνων, εφαρμόζονται και συγκρίνονται με την μέθοδο της μέγιστης πιθανοφάνειας μέσω πειραμάτων προσομοίωσης Monte Carlo. Επίσης, διερευνώνται έλεγχοι καλής προσαρμογής για τη διπαραμετρική γάμα κατανομή. Οι έλεγχοι αυτοί περιλαμβάνουν τους κλασικούς ελέγχους και έναν έλεγχο που χρησιμοποιεί την εμπειρική ροπογεννήτρια συνάρτηση. Με χρήση πειραμάτων προσομοίωσης Monte Carlo, γίνεται σύγκριση των ελέγχων ως προς το πραγματικό επίπεδο σημαντικότητας και την ισχύ έναντι άλλων λοξών προς τα δεξιά κατανομών. Στη συνέχεια εφαρμόζονται έλεγχοι καλής προσαρμογής γάμα κατανομών σε πραγματικά δεδομένα, τα οποία έχουν αναλυθεί νωρίτερα από άλλους ερευνητές. Για τον έλεγχο της τριπαραμετρικής γάμα κατανομής εφαρμόζεται μόνο ο έλεγχος με χρήση της εμπειρικής ροπογεννήτριας συνάρτησης, αφού δεν είναι γνωστοί κλασικοί έλεγχοι που χρησιμοποιούν την εμπειρική συνάρτηση κατανομής. Τέλος, γίνεται εκτίμηση ποσοστιαίων σημείων της αντίστροφης κανονικής κατανομής. Αρχικά, εκτιμώνται ποσοστιαία σημεία για την τριπαραμετρική κατανομή και στη συνέχεια εφαρμόζονται δύο μέθοδοι υπολογισμού ποσοστιαίων σημείων για την περίπτωση της διπαραμετρικής κατανομής. Η εκτίμηση των ποσοστιαίων σημείων σε κάθε οικογένεια κατανομών χρησιμοποιεί δύο μεθόδους ενδιάμεσης εκτίμησης των παραμέτρων της κατανομής. Οι μέθοδοι συγκρίνονται ως προς το μέσο τετραγωνικό σφάλμα και τη σχετική μεροληψία με τη βοήθεια πειραμάτων προσομοίωσης. / The subject of the present dissertation is the investigation of procedures of statistical inference for fitting and testing the gamma distribution and inverse Gaussian distribution, with data having positive skewness. These distributions are used widely in reliability analysis and lifetime models as well as in other applications. In the beginning, we describe alternative methods of statistical inference for the two and three-parameter families of gamma and inverse Gaussian distributions. Then, we examine methods of statistical inference in order to estimate the parameters of the two-parameter gamma distribution using the empirical moment generating function. Estimation procedures, like the method of mixed moments and the method of generalized least squares, are applied and compared with the method of maximum likelihood through Monte Carlo simulations. Also, we investigate goodness of fit tests for the two-parameter gamma distribution. These tests include the classical tests and a test based on the empirical moment generating function. Using Monte Carlo simulations, we compare the actual level of the tests and the power of the tests against skewed to the right distributions. We apply goodness of fit tests of gamma distributions to real life data, which have been examined earlier by other researchers. For the three-parameter gamma distribution we apply only one test using the empirical moment generating function since there are no classical tests using the empirical distribution function. Finally, we estimate quantiles of the inverse Gaussian distribution. We start estimating quantiles for the three-parameter distribution and then we apply two procedures which estimate quantiles for the two-parameter distribution. The estimates of the quantiles for each family of distributions use two procedures for estimating intermediary the parameters of the distribution. The procedures are compared with respect to the normalized mean square error and the relative bias using simulations.

Σκοπός της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η ανάπτυξη και εφαρμογή τεχνικών ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων για τον εντοπισμό του οφθαλμού και τον υπολογισμό συγκεκριμένων παραμέτρων που συνδέονται με την κατάσταση του χρήστη. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε ένα ολοκληρωμένο Σύστημα Εντοπισμού Οφθαλμού που περιλαμβάνει τα υποσυστήματα της CMOS κάμερα, της μεταφοράς δεδομένων – εικόνων, της ψηφιοποίησης των δεδομένων, και τέλος το υποσύστημα της επεξεργασίας εικόνων οφθαλμού και του υπολογισμού παραμέτρων. Στα πλαίσια του τελευταίου αυτού υποσυστήματος αναπτύχθηκαν δύο μεθοδολογίες που βασίστηκαν στην εφαρμογή αλγορίθμων ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων. Η πρώτη μεθοδολογία βασίστηκε στον υπολογισμό της μέσης φωτεινότητας για την άνω και την κάτω περιοχή του οφθαλμού. Η χρονική μεταβολή των δύο τιμών της φωτεινότητας χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή πληροφοριών για την κατάσταση του οφθαλμού (ανοιχτός ή κλειστός). Η δεύτερη μεθοδολογία στηρίχτηκε σε ένα συνδυασμό τεχνικών ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων. Η επεξεργασία κάθε εικόνας της ακολουθίας video περιλαμβάνει τέσσερα βασικά βήματα: (α) ευθυγράμμιση της εικόνας σε σχέση με ένα κοινό σύστημα αναφοράς, (β) εφαρμογή δύο φίλτρων για την ανίχνευση των κορυφών και των κοιλάδων της εικόνας, (γ) σύντηξη των δύο φιλτραρισμένων εικόνων που προκύπτουν και (δ) μετατροπή της εικόνας σύντηξης σε δυαδική με εφαρμογή κατάλληλου κατωφλίου. Η καταμέτρηση των λευκών εικονοστοιχείων της δυαδικής εικόνας στην περιοχή του οφθαλμού καθορίζει την κατάσταση του οφθαλμού (ανοικτός ή κλειστός). Τέλος, και μέσω του λογισμικού, υπολογίζονται οι σχετικές παράμετροι της κατάστασης του οφθαλμού όπως ο αριθμός ανοιγο-κλεισίματος οφθαλμού, η διάρκεια κάθε ανοιγο-κλεισίματος οφθαλμού και οι χρονικές αποστάσεις μεταξύ των προσδιορισμένων ανοιγο-κλεισιμάτων σε μια αλληλουχία συλλεγμένων εικόνων. / The scope of the thesis was the development and application of digital image processing techniques in order to detect human eye in video sequences and determine parameters related to the user’s state. Specifically, an integrated Eye-Tracking System was used in order to obtain the necessary image frames for further processing. The System consists of four modules, the CMOS camera module, the transfer module, the digitization module and the software module. The software module was based on the application of image processing techniques to detect the eye and calculate specific parameters. Two image processing techniques were developed and tested throughout this thesis. The first method was based on the calculations of the mean brightness of the upper and lower eye region for each frame of the video sequence. The temporal variation of this mean value provided useful information for the eye state (open/closed). The second method was based on a combination of various image processing techniques. The processing of each video frame comprises of four basic steps: a) registration of the image in relation to the first frame of the video sequence, b) filtering in order to detect the peaks and valleys of the image being processed, c) fusion of the filtered images, and d) binarization of the fused image by thresholding. The calculation of the number of white pixels in the eye region of the binary image indicates the state of the eye (open/closed) and allows the determination of the blink parameters related to the user’s state (vigilance/somnolence). The parameters being measured throughout this thesis were the number of eye blinks, the blink duration and the blink interval.

Σήμερα, βρισκόμαστε ήδη στο στάδιο μετάβασης από τις παραδοσιακές επιτραπέζιες υπολογιστικές τεχνολογίες στα διάχυτα (ubiquitous) υπολογιστικά περιβάλλοντα που θα μας υποστηρίζουν σχεδόν σε κάθε καθημερινή μας λειτουργία ή δραστηριότητα. Παράλληλα, υπάρχει μία αυξανόμενη τάση για τοποθέτηση του χρήστη στο κέντρο των υπηρεσιών. Αυτό σημαίνει ότι οι υπηρεσίες θα προσαρμόζονται με βάση το στενό και ευρύτερο περιβάλλον διαβίωσης (context), τις ανάγκες και τις προτιμήσεις των χρηστών. Δύο από τις βασικότερες έννοιες στις οποίες βασίζεται η προσφορά διάχυτων εξατομικευμένων υπηρεσιών είναι η γνώση πλαισίου (context awareness) και η μοντελοποίηση χρηστών (user modeling). Η έλευση του διάχυτου υπολογισμού και η χρησιμοποίηση της διάχυτης μοντελοποίησης χρηστών (ubiquitous user modeling) έχει δημιουργήσει νέες προσδοκίες και προκλήσεις για την παροχή εξατομικευμένων υπηρεσιών σε πολλούς τομείς εφαρμογών μεταξύ των οποίων είναι και ο τομέας της υγείας. Η ιατρική αντιμετώπιση αλλάζει πλέον κατεύθυνση και γίνεται προστατευτική, προληπτική και εύκολα προσεγγίσιμη (π.χ. στη δουλειά, στο σπίτι, κλπ.), συνοδευόμενη από συνεχή και εμμένουσα παροχή υψηλής ποιότητας εξατομικευμένης ιατρικής συμβουλής και υποστήριξης. Οι σύγχρονες ιατρικές υπηρεσίες αναμένονται να είναι διαθέσιμες κάθε στιγμή, 7 ημέρες την εβδομάδα και να παρέχονται με έναν εξατομικευμένο τρόπο ώστε να απευθύνονται στις ιδιαίτερες ανάγκες και απαιτήσεις κάθε ατόμου. Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται μία μεθοδολογία παροχής διάχυτων υπηρεσιών σε εξελιγμένα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα που συνδυάζει τη γνώση πλαισίου, τη μοντελοποίηση χρηστών και τα κοινωνικά δίκτυα (social networks). Η μεθοδολογία αυτή εφαρμόστηκε στον ιατρικό χώρο και ειδικότερα στις διαταραχές άγχους. Πιο συγκεκριμένα, στη διατριβή καθορίστηκαν πλήρως οι παράμετροι πλαισίου που σχετίζονται άμεσα με τις διαταραχές άγχους και προτάθηκε ένα μοντέλο πλαισίου που βασίζεται σε οντολογίες. Επίσης, μελετήθηκε η δομή και οι τεχνικές κατασκευής και ανανέωσης των μοντέλων χρηστών, ενώ μελετήθηκε η χρήση των κοινωνικών δικτύων για την παροχή ιατρικής φροντίδας και οι ρόλοι των μελών τους στις διαταραχές άγχους. Τέλος, προτάθηκε η αρχιτεκτονική ενός συστήματος γνώσης πλαισίου που ενσωματώνει τις ανωτέρω τεχνολογίες, τμήμα του οποίου αναπτύχθηκε, υλοποιήθηκε και αξιολογήθηκε από επαγγελματίες ιατρούς. Κατά την εφαρμογή της παραπάνω μεθοδολογίας στις διαταραχές άγχους αναπτύχθηκε η εφαρμογή PerMed που αποτελεί ένα εργαλείο αρχειοθέτησης και επεξεργασίας των προσωπικών πληροφοριών των ασθενών και τέσσερις υπηρεσίες που στοχεύουν στην υποστήριξη της θεραπείας των διαταραχών άγχους. Οι τρεις εστιάζουν στην ανακάλυψη πιθανών συσχετίσεων στα δεδομένα πλαισίου, ενώ η τέταρτη στοχεύει στην πρόβλεψη του άγχους που θα παρουσιάσει ένας ασθενής σε ένα δεδομένο πλαίσιο. Τα σχόλια που λάβαμε από επαγγελματίες ψυχιάτρους είναι αρκετά ενθαρρυντικά και ευελπιστούμε ότι η προτεινόμενη προσέγγιση θα αποτελέσει ένα ισχυρό εργαλείο υποστήριξης της θεραπείας των διαταραχών άγχους. / Today, we are already on the transition from the traditional desktop-based computing technologies towards ubiquitous computing environments that will enfold us in almost all our daily situations and activities. Simultaneously, there exists an increased tendency of putting the user into the center of service delivery. This means that the services in the ubiquitous environments should be adapted to the context, the needs and the preferences of users. Two of the key-concepts, based on which the delivery of ubiquitous personalized services is realized, are context-awareness and user modeling. The emergence of ubiquitous computing and ubiquitous user modeling has created new expectations and challenges for the delivery of personalized services in a considerable amount of application domains, among which is the healthcare domain. Healthcare provision changes direction becoming protective, proactive and more reachable (e.g. at home or at work), accompanied by continuous and persistent provision of personalized high-quality health advice and assistance. Modern healthcare services are expected to be available around the clock, seven days a week and delivered in a personalized manner addressing the specific needs and preferences of each individual. The present dissertation presents a methodology of providing ubiquitous services at advanced telecommunication networks, which combines context-awareness, user modeling and social networks. This methodology was implemented in the healthcare domain and more specifically in anxiety disorders. In particular, in this dissertation, the contextual aspects that are directly associated with anxiety disorders were defined and an ontology-based context model was proposed. In addition, the user models’ structure was determined and the techniques for the processing of their content were developed. Furthermore, the use of social networks in anxiety disorders and the role of their members were studied. Finally, the architecture of a context-aware system that integrates all the above technologies was proposed, a part of which was developed, implemented and evaluated by professional psychiatrists. During the implementation of the proposed methodology in anxiety disorders, the PerMed application that provides medical experts with a tool for archiving and processing the patient’s personal data and four treatment supportive services were developed. The three of them focus on the discovery of possible associations between the patient’s contextual data and the last service aims at predicting the stress level a patient might suffer from, in a given context. The feedback received from expertized psychiatrists was very encouraging and we hope that the proposed approach will constitute a powerful treatment supportive tool for anxiety disorders.