Real-time rendering of massive 3D models has been recognized as a challenging task due to the limited computational power and memory available in a workstation. Most existing acceleration techniques, such as mesh simplification algorithms with hierarchical data structures, suffer from the nature of sequential executions. As data complexity increases due to the fundamental advances in modeling and simulation technologies, 3D models become complex and require gigabytes in storage. Consequently, visualizing such large datasets becomes a computationally intensive process where sequential solutions are unable to satisfy the demands of real-time rendering. Recently, the Graphics Processing Unit (GPU) has been praised as a massively parallel architecture not only for its significant improvements in performance but also because of its programmability for general-purpose computation. Today's GPUs allow researchers to solve problems by delivering fine-grained parallel implementations. In this dissertation, I concentrate on the design of parallel algorithms for real-time rendering of massive 3D polygonal models towards modern GPU architectures. As a result, the delivered rendering system supports high-performance visualization of 3D models composed of hundreds of millions of polygons on a single commodity workstation. / Ph. D.

Syfte: Problemet med hårdgjorda ytor, som exempelvis asfalt och tak, är att de inte absorberar dagvattnet tillräckligt. Vidare leder detta till att gräsytor och andra absorberande ytor runt omkring måste ta hand om det dagvatten som inte de hårdgjorda ytorna kan tillvarata. Översvämningar i urbana miljöer har blivit allt vanligare på grund av kraftiga regn och stor andel hårdgjorda ytor. Detta leder till att ledningsnätet för dagvatten blir överbelastat. Därmed behövs väl fungerande utjämningsmagasin nära källan för att efterlikna naturens naturliga avrinningsförlopp. Målet var att utreda vilken eller vilka utjämningsmagasin som främst bör tillämpas i starkt hårdgjorda små radhustomter, med avseende på effektivitet, kostnad och underhåll, då jordmånen har begränsade infiltrationsegenskaper. Metod: De metoder som har använts för att svara mot målet är dokumentanalys, kvalitativ intervju och fallstudie. Dokumentanalysen fungerade som underlag för fallstudien och intervjuerna fungerade som bidragande empiri för fallstudien. Resultat: Det utjämningsmagasin som är att föredra är rörmagasin när anläggningsytan är begränsad och jordmånen har begränsade infiltrationsegenskaper. Konsekvenser: I problembeskrivningen beskrivs problemet med att det blir allt fler översvämningar i urbana miljöer på grund av de hårdgjorda ytorna och de kraftiga regnen. Vidare beskrivs det att ledningssystemet därför riskerar att bli överbelastat. Detta problem bekräftades även i intervjuerna. Arbetet löste inte vilket utjämningsmagasin som är att föredra för alla typer av fall, utan för fall där tomtytan är begränsad och där jordmånen har begränsade infiltrationsegenskaper. Lösningen på problemet är därför att rörmagasin är det utjämningsmagasin som är att föredra vid lokalt omhändertagande av dagvatten vid dessa förhållanden. Vid tillämpning av detta resultat i verkligheten rekommenderas det att använda kostnaderna per meter och utjämningsvolym per meter som finns i arbetet för att komma fram till hur lång sträcka som rörmagasinet behöver anläggas på för att uppnå önskad utjämningsvolym. Poängsättningen som har gjorts för underhållet kan däremot återanvändas till andra fall. Begränsningar: Resultatet är tillämpbart i liknande typfall som för fallstudien, alltså vid radhus där ytan för utjämningsmagasinet är begränsat och där jordmånen har begränsade infiltrationsegenskaper. I arbetet har ett diagram tagits fram där anläggningskostnaden per meter framgår för respektive utjämningsmagasin och ett diagram med utjämnad volym dagvatten per meter. Dessa diagram kan därför tillämpas på andra fall med små ytor men med lite andra mått på tomten. Därav är resultatet även tillämpbart på andra fall. / Purpose: The problem with hard surfaces, as for example asphalt and roofing, is that they do not absorb enough rainwater. Furthermore, this leads to that grass surfaces and other absorbent surfaces around having to take care of all stormwater that the hardened surfaces cannot infiltrate. Flooding in urban environments has become increasingly common due to heavy rain and a high proportion of hard surfaces. This leads to an overload of the pipe line for rainwater. Therefore well-functioning balancing trays close to source needed to mimic natural drainage of nature. The goal was to investigate witch countervailing magazine mainly should be applied in heavily paved small terraced plots, where the soil has limited infiltration properties, in terms of efficiency, cost and maintenance. Method: The methods used to meet the objective is analysis of documents, qualitative interviews and a case study. The document analysis serves as a basis for the case study and interviews serve as empirical input for the case study. Findings: The countervailing magazine that is preferred is the pipe magazine when the plant surface is limited and the soil has limited infiltration properties. Implications: The problem statement treats the issue with an increasing number of floodings in urban environments due to the paved surfaces and the heavy rains. Furthermore, it is disclosed that the management system therefore risks becoming overloaded. This problem was also confirmed in the interviews. The work did not identify which countervailing magazine that is preferred for all kinds of cases, but only in the cases where land space is limited and where the soil has limited infiltration properties. The solution is therefore that pipe magazine is the magazine preferred for local disposal of stormwater in those circumstances. It is recommended when applying this result real life, to use the cost per meter and countervailing volume per meter available in efforts to work out how long stretch pipe magazine needs to be built on to achieve the desired equalization volume. Rating systems made for maintenance can however be used for other cases. Limitations: The result is applicable in similar scenarios as for the case study, which is at a row house site where the surface for the magazine is limited and where the soil has limited infiltration properties. A graph has been developed for the work where the construction cost per meter is described for each countervailing magazine and also has a graph with stormwater volume per meter been developed. These diagrams can therefore be applied to other cases with small areas but with other measures of the plot. Therefore the result also is applicable to other cases.

Le Center for Data Science de l’Université Paris-Saclay a déployé une plateforme compatible avec le Linked Data en 2016. Or, les chercheurs rencontrent face à ces technologies de nombreuses difficultés. Pour surmonter celles-ci, une approche et une plateforme appelée LinkedWiki, ont été conçues et expérimentées au-dessus du cloud de l’université (IAAS) pour permettre la création d’environnements virtuels de recherche (VRE) modulaires et compatibles avec le Linked Data. Nous avons ainsi pu proposer aux chercheurs une solution pour découvrir, produire et réutiliser les données de la recherche disponibles au sein du Linked Open Data, c’est-à-dire du système global d’information en train d’émerger à l’échelle du Web. Cette expérience nous a permis de montrer que l’utilisation opérationnelle du Linked Data au sein d’une université est parfaitement envisageable avec cette approche. Cependant, certains problèmes persistent, comme (i) le respect des protocoles du Linked Data et (ii) le manque d’outils adaptés pour interroger le Linked Open Data avec SPARQL. Nous proposons des solutions à ces deux problèmes. Afin de pouvoir vérifier le respect d’un protocole SPARQL au sein du Linked Data d’une université, nous avons créé l’indicateur SPARQL Score qui évalue la conformité des services SPARQL avant leur déploiement dans le système d’information de l’université. De plus, pour aider les chercheurs à interroger le LOD, nous avons implémenté le démonstrateur SPARQLets-Finder qui démontre qu’il est possible de faciliter la conception de requêtes SPARQL à l’aide d’outils d’autocomplétion sans connaissance préalable des schémas RDF au sein du LOD. / The Center for Data Science of the University of Paris-Saclay deployed a platform compatible with Linked Data in 2016. Because researchers face many difficulties utilizing these technologies, an approach and then a platform we call LinkedWiki were designed and tested over the university’s cloud (IAAS) to enable the creation of modular virtual search environments (VREs) compatible with Linked Data. We are thus able to offer researchers a means to discover, produce and reuse the research data available within the Linked Open Data, i.e., the global information system emerging at the scale of the internet. This experience enabled us to demonstrate that the operational use of Linked Data within a university is perfectly possible with this approach. However, some problems persist, such as (i) the respect of protocols and (ii) the lack of adapted tools to interrogate the Linked Open Data with SPARQL. We propose solutions to both these problems. In order to be able to verify the respect of a SPARQL protocol within the Linked Data of a university, we have created the SPARQL Score indicator which evaluates the compliance of the SPARQL services before their deployments in a university’s information system. In addition, to help researchers interrogate the LOD, we implemented a SPARQLets-Finder, a demonstrator which shows that it is possible to facilitate the design of SPARQL queries using autocompletion tools without prior knowledge of the RDF schemas within the LOD.

Denna studie undersöker hur spelupplevelsen i ett "management"-spel förändras om virtuella karaktärer agerar verklighetstroget i sina handlingar och val samt hur en spelutvecklare kan hålla nere påverkan på spelets prestanda och samtidigt bibehålla trovärdigheten hos spelets virtuella karaktärer. Resultat från tidigare forskning om AI-LOD har använts som grund i utvecklingen av en prototyp av ett "management"-spel som sedan testats av åtta deltagare följt av individuella intervjuer gällande deras upplevelser av och reflektioner kring spelet. Studien presenterar förslag på tillvägagångssätt för att använda AI-LOD effektivt samt hur användarnas upplevelser har påverkats positivt och negativt av de designval som gjorts. / This study investigates how the player experience is affected in "management" games when the virtual characters' behaviors are pivoted towards realism. The study also investigates the usage of AI-LOD as a method to reduce the impact on performance by these virtual characters without sacrificing authenticity of their behavior. Results and findings from previous research in this particular field are used as a foundation in the development of a prototype of a "management" game. This prototype has been tested by eight participants followed by individual interviews on their experiences and thoughts on the game. The study presents suggestions on how to use AI-LOD effectively and how player experience has been affected both positively and negatively by design choices made during the development of this prototype.

Dagens samhälle står i stort inför en förändring gällande digitalisering där kostnadseffektivitet, produktivitet samt digitalisering samspelar. Den svenska byggsektorn har visat sig ha en låg utvecklingsgrad inom digitalisering. Ottosson upplyser om att drygt 80% av alla komplikationer i byggprojekt har sin grund i bristande kommunikation. Svensk byggtjänst har visat att kostnaderna för byggproduktionen och förvaltningen fördyras med omkring 60 miljarder kronor varje år. Det handlar i grund och botten om hur aktörer kommunicerar sinsemellan men även hur information hanteras digitalt. Ett känt begrepp i dagens byggbransch rörande digitalisering och kommunikation är BIM, ”Byggnadsinformationsmodell/modellering”. Konceptet handlar om att skapa och nyttja exakta digitala modeller från byggprojekt. Det går ut på att få fram information från den digitala modellen som är betydande för förverkligandet av byggnadsverket och som då uppfyller konceptet BIM. Begreppet berör informationshanteringen, det vill säga kommunikationen mellan olika aktörer. ÅF-Infrastructure AB sektion ”Byggekonomi – Rådgivning tidiga skeden” tilldelade författarna till detta examensarbete att undersöka en specifik metod för kostnadsbedömningar med hjälp av digitala modeller som underlag. Syftet med detta examensarbete är att utreda förslaget till tillvägagångssätt för kostnadsbedömningar med hjälp av digitala modeller i syfte att utveckla företagets interna kostnadsbedömningsverktyg. I och med detta förfaringssätt kan rätt underlag i rätt stadium inom det tidiga skedet bidra till att öka kvaliteten i fattandet av ekonomiska beslut. Examensarbetet baserar sig på en kvalitativ metod i form av litteraturstudier, intervjuer, deltagande vid ämnesaktuella seminarier, observationer av möten samt en kvantitativ metod utförd i syfte att simulera flerbostadshusprojekt. Metoderna har undersökt möjligheten om informationshanteringssystemen Level Of Development och CoClass kan stå till förfogande med underlag inför kostnadsbedömning utav de tre stadierna inom tidiga skeden: idé- förstudie- och programhandlingsstadiet. Studien har visat på framför allt två utmaningar. Det finns utvecklingspotential både vad gäller klassifikationssystemet CoClass och kostnadsbedömningsverktyget Calc Frame. Gällande CoClass bör det framför allt vara klassifikationssystemet som informerar användaren angående vad som ska inrymmas under respektive informationsnivå. Det bör inte vara upp till näringslivet att tolka vad som ska ingå på respektive informationsnivå utan detta bör förfinas och tydliggöras inne i själva klassifikationssystemet. Ur en kostnadsbedömningssynpunkt har det inte gått att ta fram generiska byggnadsverkskomplex i Calc Frame. Då verktyget klarar av att hantera flera olika byggnadsverk kan dessa således kombineras till specifika och unika byggnadsverkskomplex. Teoretiskt sett skulle utvecklandet av generiska byggnadsverkskomplex vara möjligt om programmet vidareutvecklas. Om detta anses eftersträvansvärt så är vår bedömning att det är möjligt att vidareutveckla och applicera metodiken på byggnadsverkskomplex (med samma princip som programmet är uppbyggt) för att skapa generiska komplex. Vår studie har visat att kostnadsbedömningar i tidiga skeden byggt på BIM går att utföra. Huruvida ÅF-Infrastructure AB,s uppdatering av sitt interna kostnadsbedömningsverktyg är kompatibelt med digitala modeller, anser författarna vara bekräftat i och med att studien har visat att den metod som använts för att öka kvaliteten i kostnadsbedömningar är förenlig med det nya klassifikationssystemet CoClass. Rekommendationen är således att uppdatera samt utveckla kostnadsbedömningsverktyg gentemot klassifikationssystemet CoClass. / Today's society is at the forefront of a paradigm shift in digitization where cost-efficiency, productivity and digitalization interact. The Swedish construction sector has proven to have a low degree of development in digitization. Ottosson has shown that over 80% of all complications in construction projects are due to lack of communication. Svensk byggtjänst declares increasing costs for construction production and management by about SEK 60 billion each year. Basically, it is about how actors in the sector communicate among themselves, but also how information is handled digitally. A known concept in today's construction industry concerning information management and communication is BIM, "Building information model / modeling". The concept is about creating and utilizing precise digital models from construction projects. The aim is to obtain information from the digital model that is significant for the realization of the construction work and which then fulfills the BIM concept. The concept concerns information management, i.e. communication between different actors. ÅF-Infrastructure AB section "Byggekonomi – Rådgivning tidiga skeden" commissioned the authors of this master thesis to examine a specific method for cost assessments using digital models as a basis. The purpose of this thesis is to investigate the suggestion for approaches to cost assessments using digital models in order to develop the company's internal cost assessment tools. With this procedure, the right basis at the right stage within the early stage can contribute to increasing the quality of the adoption of financial decisions. The degree project is based on a qualitative method in the form of literature studies, interviews, participation in subject-specific seminars, observations of meetings and a quantitative method performed in order to simulate multi-dwelling housing projects. The methods have investigated the possibility of the information management systems Level Of Development and CoClass being available with a basis for cost assessment of the three stages in the early stages: the idea- feasibility study- and the program action stage. The study has shown two greater challenges. There is development potential both with regard to the classification system CoClass and the cost assessment tool Calc Frame. Regarding CoClass, it should above all be the classification system that informs the user about what ought to be contained under each level of information. It should not be up to the business community to interpret what information includes in each level in the system, this necessitate should be refined and clarified within the classification system itself. From a cost assessment point of view, it has not been possible to produce generic building complexes in Calc Frame. But since the tool is capable of handling several different construction works, these can thus be combined into specific and unique building works. Theoretically, the development of generic building complexes would be possible if the program were further developed. If this is considered desirable, then our assessment is that it is possible to further develop and apply the methodology on building complexes (with the same principle as the program is designed) to create generic complexes. Our study has shown that an economic evaluation in the early stages of the building process can be done with BIM. Whether ÅF-Infrastructure AB's updating of its internal cost assessment tool is compatible with digital models, the authors consider that the study has shown that the method used to increase the quality of cost assessments is compatible with the new classification system CoClass. The recommendation is therefore to update and develop cost assessment tools against the classification system CoClass.

Level of detail (LOD) systems has long been a central concept within the field of computer graphics. By selectively allocating detail only to where it is necessary, the cost of rendering virtual objects can be greatly decreased. The usefulness of an LOD system is closely tied to the metrics used to evaluate how to distribute detail, as getting these wrong can lead to visual artifacts or rendering detail which is not visible to an observer. To offset this, researchers have investigated how we can optimize these systems by leveraging human perception to allocate detail based on if the detail is perceivable. This paper explores the use of LOD systems in the context of virtual terrains, a common use case were LOD systems have seen much prior use, and delves into how such systems can be optimized further by leveraging human perception. The paper presents a method centered around the use of octrees, a data structure used to partition and compress volumetric data, alongside spatial frequency, a concept related to human perception which provides insight into where visual stimulus borders on being percievable, to dynamically generate transition distances for an LOD system. The presented method is evaluated using a terrain generator created in the Unity engine alongside Nvidia ꟻLIP, a tool for evaluating differences in images based on human perception metrics. Results indicate that the presented method did lead to a decrease in resource cost when generating terrain when compared to some other methods while the ability to optimize LOD transition distances based on silhouette-background contrast remains uncertain. / Nivå av detalj (LOD) system har länge varit ett centralt begrepp inom forskningsområdet för dator-grafik. Genom att selektivt allokera detalj så kan kostnaden för att rendera virituella föremål minskas drastiskt. Användbarheten av ett LOD-system är nära kopplat till de specifika värden som används för att utvärdera hur man fördelar detalj efterssom man annars riskerar att få virtuella artefakter eller renderar detaljer som inte är synliga för en observatör. För att motverka detta har forskare undersökt hur vi kan optimisera dessa system genom att utnyttja visuell uppfattning hos människor för att allokera detalj baserat på var den är synlig för användaren. Denna text utforskar användningen av LOD-system i samband med virtuella terränger, ett användningsområde där LOD-system har använts tidigare och går in på hur denna typ av system kan optimiseras bättre genom att utnyttja mänsklig perception. Texten presenterar en metod centrerad runt användandet av octrees, en datastruktur som används för att partitionera och komprimera volumetrisk data, tillsamans med spatiell frekvens, ett koncept relaterat till mänsklig synförmåga som ger inblick i var visuell stimulans gränsar till att vara synlig, för att dynamiskt generera övergångsavstånd för ett LOD-system. Den presenterade metoden utvärderas med en terränggenerator skapad i Unity spel-motorn tilsamans med Nvidia ꟻLIP, ett verktyg för att utvärdera skillnader i bilder baserat på mänskliga perceptionsmått. Resultaten indikerar att den presenterade metoden ledde till en minskning av resurskostnaden vid generation av terräng jämfört med vissa andra metoder medan möjligheten att optimera övergångsavstånd för LOD-systemet baserat på kontrast mellan bakgrunden och silouetten för terrängen kvarstår som osäker.

Surface-plasmon-resonance (SPR) sensors are widely used in biological, chemical, medical, and environmental sensing. This dissertation describes the design and development of dual-mode, self-referencing SPR sensors supporting two surface-plasmon modes (long- and short-range) which can differentiate surface binding interactions from bulk index changes at a single sensing location. Dual-mode SPR sensors have been optimized for surface limit of detection (LOD). In a wavelength interrogated optical setup, both surface plasmons are simultaneously excited at the same location and incident angle but at different wavelengths. To improve the sensor performance, a new approach to dual-mode SPR sensing is presented that offers improved differentiation between surface and bulk effects. By using an angular interrogation, both surface plasmons are simultaneously excited at the same location and wavelength but at different angles. Angular interrogation offers at least a factor of 3.6 improvement in surface and bulk cross-sensitivity compared to wavelength-interrogated dual-mode SPR sensors. Multi-mode SPR sensors supporting at least three surface-plasmon modes can differentiate a target surface effect from interfering surface effects and bulk index changes. This dissertation describes a tri-mode SPR sensor which supports three surface plasmon resonance modes at one single sensing position, where each mode is excited at a different wavelength. The tri-mode SPR sensor can successfully differentiate specific binding from the non-specific binding and bulk index changes.

Title: Level of Detail AI: a prototype of a large virtual world Author: David Skupien Department: Department of Software and Computer Science Education Supervisor: Mgr. Cyril Brom, Ph.D. Abstract: The Level Of Detail technique (LOD) is an established means of optimization in computer graphics. It uses the limitations of human perception to spare system resources. Progressively, this approach has found its use in artificial intelligence. This adaptation, commonly known as LOD AI, is used to optimize autonomous agent control in large virval worlds. This thesis consists of two parts. The first part deals with standing LOD AI uses, mostly focusing on the IVE project. The second part directly uses the IVE project to implement a LOD AI game using the LOD based reactive planning algorithm called S-GHRP over the ISMA representation. The above game is then tested on respondents to verify the practical usability of S-GHRP/ISMA. In its conclusion, this thesis briefly ponders the possibilities of further development of techniques used in the IVE project, based on previous findings. Keywords: artificial intelligence, LOD AI, virtual agent, large virtual world, IVE

El trabajo de investigación aborda el desarrollo de nuevos métodos y software para el análisis espectral de series de tiempo escalares o vectoriales, con énfasis en aplicaciones de interés geodésico. El punto de partida puede ubicarse en el método introducido por Harada y Fukushima para el análisis no lineal de series temporales, que permite detectar recursivamente las frecuencias, sus amplitudes y fases asociadas, así como términos seculares mixtos de Fourier cuando éstos se encuentran en la señal. Este método se extiende de diferentes maneras permitiendo el tratamiento de series (regular o irregularmente espaciadas) afectadas por un ruido de autocorrelación de ley potencial. Esto se hace tanto a nivel de detección de frecuencias como de ajuste no lineal. Una reducción del tiempo de cómputo es también obtenida. El trabajo teórico viene acompañado por el desarrollo de un software completo y especializado para el análisis armónico no lineal de series de tiempo utilizando el lenguaje de programación MATLAB. Gran parte de las herramientas que encontramos hoy en día para el análisis de series temporales periódicas son válidas sólo para ciertos tipos de éstas, mientras que los programas que se presentan en este trabajo pueden ser aplicados a series irregularmente espaciadas e influenciadas por una componente residual fruto, por ejemplo, de una combinación de ruido blanco y parpadeante. Los nuevos métodos y rutinas se utilizan para analizar algunas series interesantes como aquellas que describen las perturbaciones del polo celeste, las variaciones del geocentro debidas a la redistribución de la masa de agua en la superficie terrestre, el exceso de la duración del día, el flujo de agua continental y las posiciones de estaciones GPS, entre otros. Los modelos armónicos no lineales estimados permiten explicar cada uno de estos fenómenos en el dominio temporal considerado y extraer conclusiones de su comportamiento.

Det här examensarbetet handlar om riktpriset i ECI projekt samt krav på BIM modeller avseende detaljeringsnivåer. Early Contractor Involvement (ECI) är en relativt ny samverkansmodell i Sverige som används av Trafikverket i ett fåtal väldigt stora infrastrukturprojekt. ECI består av två faser och går ut på att beställaren samverkar med entreprenören i ett tidigt skede, fas 1, där entreprenörens kompetens och erfarenhet är värdefull redan i planeringen. Om beställare och entreprenör kommer överens om den ungefärliga kostnaden, riktpriset, för att utföra arbetet enligt fas 1, får entreprenören också utföra arbetet som en totalentreprenad i fas 2. BIM är en viktig pusselbit för framgång i ECI-projekt och kan förbättra samverkan mellan olika aktörer och team i projekteringen. Informationen i modeller kan lätt flyttas mellan team och användas för att förkorta beslutsprocesser. Syftet med examensarbetet är att undersöka vilken detaljeringsnivå i modeller som är nödvändig för ECI-projektets första fas (riktprisfasen), samt undersöka hur Trafikverket ställer krav på BIM och modellers detaljeringsnivåer. Studien genomfördes genom att göra en jämförelse av erhållet riktpris för två brandsläckningssystem med olika detaljeringsnivå (LOD200 och LOD300) i en tunnelmodell. Studien avgränsar sig till endast bruttokostnader för material såsom rör, rörkopplingar och ventiler. Undersökningen visade utifrån mängdförteckningen att riktpriset för modellen med högre detaljeringsnivå (LOD 300) är 95% större än för den lägre nivån (LOD 200). I modellen med LOD 200 beräknades riktpriset enbart på rören vilket gjorde en stor skillnad jämfört med LOD 300 där riktpriset beräknades på rören, rörkopplingar och ventiler. Utifrån det kan slutsatsen dras att en modell med detaljeringsgrad LOD 200 inte innehåller tillräckligt med information för att kunna prissättas utan alltför stor prisavvikelse och risk.