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Intelligent Software Agent Technology Thomas E. Potok, Ph.D. Applied Software Engineering Research Group Leader Computational Sciences and Engineering Division Oak Ridge National Laboratory

Intelligent Software Agent Technology

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Intelligent Software Agent Technology. Thomas E. Potok, Ph.D. Applied Software Engineering Research Group Leader Computational Sciences and Engineering Division Oak Ridge National Laboratory. I2IA – Image to Intelligence Archive. Successful Agent Projects. Scientific Data Management. - PowerPoint PPT Presentation

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  • Intelligent Software Agent Technology

    Thomas E. Potok, Ph.D.Applied Software Engineering Research Group LeaderComputational Sciences and Engineering DivisionOak Ridge National Laboratory

    Oak Ridge National Laboratory

    Applied Software Engineering Research Group

    Successful Agent ProjectsCollaborative Management EnvironmentKnowledge-based Computer Systems CalibrationKnowledge-based Systems for ConstructabilityNeural Nets for Material Mix OptimizationKnowledge-based Systems - Manufacturing AdvisorsNeural Nets for Spring-back PredictionNeural Nets for Resistance. Spot WeldingNeural Nets for Recovery Boiler ControlNeural Nets for Bankruptcy PredictionGenetic Algorithms for Chemical SynthesisDesign and Analysis of Computer ExperimentsCollaborative Design SystemManufacturing Emulation Agent SystemSupply Chain Management Agent SystemWe have extensive expertise in agent research Agent Team - 6 Computer Scientist PhDsDOE Q and SCI clearancesNumerous successful projects within the several years1985199019952000Scientific Data ManagementVIPAR Knowledge DiscoveryI2IA Image to Intelligence Archive

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    Applied Software Engineering Research Group

    Recent Agent Papers and WorkshopsSemantic Web: Structure & Critical Information Issues WorkshopThomas E. Potok and Mark Elmore Minitrack organizers at the Thirty-seventh Annual Hawai'i International Conference On System Sciences, 2004 Critical Energy Infrastructure Survivability, Inherent Limitations, Obstacles and Mitigation Strategies Frederick T. Sheldon, Tom Potok, Axel Krings and Paul Oman, To Appear Int'l Journal of Power and Energy Systems Special Theme Blackout, ACTA Press, Calgary Canada, 2004Managing Secure Survivable Critical Infrastructures To Avoid Vulnerabilities Frederick T. Sheldon, Tom Potok, Andy Loebl, Axel Krings and Paul Oman, To Appear Eighth IEEE Int'l Symp. on HIGH ASSURANCE SYSTEMS ENGINEERING, 25-26 March 2004, Tampa Florida. Energy Infrastructure Survivability, Inherent Limitations, Obstacles and Mitigation Strategies Frederick T. Sheldon, Tom Potok, Andy Loebl, Axel Krings and Paul Oman, IASTED Int'l Power Conference -Special Theme Blackout, New York NY, pp. 49-53, Dec. 10-12, 2003Multi-Agent System Case Studies in Command and Control, Information Fusion and Data Management Frederick T. Sheldon, Thomas E. Potok and Krishna M. Kavi, Submitted Aug. 18 Informatica Journal (ISSN 0350-5596) published by Slovene Society InformatikaSuitability of Agent Technology for Command and Control in Fault-tolerant, Safety-critical Responsive Decision Networks Thomas E. Potok, Laurence Phillips, Robert Pollock, Andy Loebl and Frederick T. Sheldon, Proc.16th Int'l Conf. Parallel and Distributed Computing Systems, Reno NV, Aug. 13-15, 2003VIPAR: Advanced Information Agents discovering knowledge in an open and changing environment Thomas E. Potok, Mark Elmore, Joel Reed and Frederick T. Sheldon, Proc. 7th World Multiconference on Systemics, Cybernetics and Informatics Special Session on Agent-Based Computing, Orlando FL, July 27-30, 2003. Awarded Best Paper An Ontology-Based Software Agent System Case Study Frederick T. Sheldon Mark T. Elmore and Thomas E. Potok, IEEE Proc. International Conf. on Information Technology: Coding and Computing, Las Vegas Nevada, pp. 500-506, April 28-30 2003 Dynamic Data Fusion Using An Ontology-Based Software Agent System Mark T. Elmore Thomas E. Potok and Frederick T. Sheldon, 7th World Multiconference on Systemics, Cybernetics and Informatics, 2003A Multi-Agent System for Analyzing Massive Scientific Data Joel W. Reed and Thomas E. Potok, International Conference on Software Engineering, 2003. Suitability of Agent Technology for Military Command and Control in the Future Combat System Environment Thomas Potok, Laurence Phillips, Robert Pollock, and Andy Loebl, 8th International Command and Control Research and Technology Symposium, 2003

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    Applied Software Engineering Research Group

    National Challenge BinaryTextImageMultimedia11010010One small step for manSensorsData19701980199020002010Data everywhereSources unreliableDifficult to merge Cannot be done manually?

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    National PrioritiesFuture Combat System Future ForceMissile DefenseHome Land Security

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    Applied Software Engineering Research Group

    Short History of Computer Science70s Centralize mainframe computersComputer, memory, storage in one place80s Distributed computers, centralized databasesComputers on desktops, databases centralized90s Internet, distributed computers and dataComputers and data distributed, processing centralized00s Semantic web, distribute the processingComputers, data, and processing distributed

    ProcessingMemoryOutside of the box!

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    Applied Software Engineering Research Group

    Current ApproachBack to the 80s CENTRALIZE!!

    However, current approachMove data for processingAssume the network is available Assume the data sources are reliableAssume data is structuredThis will not work in todays environment

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    Applied Software Engineering Research Group

    A New Agent ApproachAgent BreakthroughMove processing to the dataWorks when network may not be availableWorks when data sources may be unreliableWorks when data is unstructured

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    Applied Software Engineering Research Group

    Vision for the Future BattlefieldVoiceTextSignalImageTextSignalVideoVoiceVoiceImageVideoVoiceSignalVoiceImageVideoVoiceSignalImageMultiple T-72s tanks; Possible sarin filled 122M rockets (Picture)Coordinates: 33:14:23N, 44:22:69E (Map)Apache Longbow can engage in under 15 minutes(COP)Apache Longbow destroy the intruder

    Forward forces to MOPP4

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    Real Example: U.S. Pacific CommandInside ChinaRussia TodayJakarta PostPakistan DawnNorth Korea DailySipping from a firehouseGreat analysis, but from only 10% of the available data

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    VIPAR Agent ApproachInside ChinaRussia TodayJakarta PostPakistan DawnNorth Korea DailyEvery word of every newspaper read by an agentOrganized to help the analyst process data

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    US PACOMCamp HM Smith, HIUSS LaSalleFlag Ship, COMSIXTHFLTTremendously successful projectSoftware agents lead to substantially improved analytical products.A grand slam home run!Software Agents working at HQ USCINCPAC operationally.Mike Halloran, Science AdvisorCDR Chuck Pratt, N2 Mike Reilley, Science AdvisorVIPAR Agent Text Analysis

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    Agent ArchitectureRawImageDataRawImageDataRetrieveNew imagesNewer imagesHigher resolution imagesMeta DataArchiveProcess ImagesTag meta dataStore meta data in MercuryStore image in archive

    Find RegionsFind Features

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    Image RetrievalUsers can begin to ask questions such as find me buildings like these and show me what has changed at these sites over timeThe example shows a demonstration of locating similar imagery within the image archiveSelect RegionHistoryHigh Resolution2/23/200210 Meter6/12/199730 Meter

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    Related ProjectsPartnering with US Army RDECOM and Sandia to form Agent Center of ExcellencePartnering with Sandia to build Advanced Decision Support System for the US ArmyPartnering with PNNL to bridge INSPIRE and VIPAR software tools

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    Piranha Preliminary WorkTwo key text clustering problemsLack of a standard reference corpus Computationally expensive ~ O(n3)Base processCreate a vector space model relating terms to documentsCreate a similarity matrix relating documents to documents Create a cluster ranking tree (dendrogram) that shows the similar documents to each other

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    Manual Vs. Automated ClusteringReference set of 33 documents from TRECFour reviewers, 11 clustersWide variation in manual sample

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    Chart1

    4000000000

    40

    31

    31

    4

    4

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    031

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    1030

    1030

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    C10

    C11

    Documents

    People

    Clusters

    Cluster Vs. Documents

    Tom

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    Paul

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    Joel

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    Translation

    Rick

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    Translation

    Sheet1

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    Sheet2

    Doc #Reviewer 1Reviewer 2Reviewer 3Reviewer 4

    1Foiled truck bombInternational TerrorismbombAsian Terrorism: Bombing

    2Foiled truck bombInternational TerrorismbombAsian Terrorism: Bombing

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    4Foiled truck bombbombs and scaresbombAsian Terrorism: Bombing

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    9World diseaseAsia health newsChina choleraWorld Health: Asia

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    13Mexican politicsMexico politicsPRIL.A. Politics

    14Mexican politicsMexico politicsPRIL.A. Politics

    15US F-16s to PakistanIndia-Pakistan-US tiesPakistan F-16I.S. Politics

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    20US / Argentina relationsUS-Argentina tiesGore Argentina visitL.A. Politics

    21Venezuelan helicopterVenezuelan and Colombian newshelicopter crash ColombiaL.A. Politics

    22Venezuelan helicopterVenezuelan and Colombian newshelicopter crash ColombiaL.A. Terrorism

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    24China hijackingAirline hijackingshijackingAsian Terrorism: Hijacking

    25China hijackingAirline hijackingshijackingAsian Terrorism: Hijacking

    26China hijackingAirline hijackingshijackingAsian Terrorism: Hijacking

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    28Jordan / Israel negotiationMiddle east peace processKing HusaynM.E. Politics

    29Jordan / Israel negotiationMiddle east peace processJordanIP Conflict

    30Jordan / Israel negotiationMiddle east peace processJordanIP Conflict

    31Venezuelan bombbombs and scaresbombL.A. Terrorism

    32Venezuelan bombbombs and scaresbombL.A. Terrorism

    33Venezuelan bombbombs and scaresbombL.A. Terrorism

    Buckets

    Doc IDDoc #TomPaulJoelRickDoc #123456789101112131415161718192021222324252627282930313233

    36232852811Foiled truck bombInternational TerrorismbombAsian Terrorism: Bombing1443300000000000000000000000000111

    28421148242Foiled truck bombInternational TerrorismbombAsian Terrorism: Bombing2443300000000000000000000000000111

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    GeneralModerateDetailed

    Buckets

    LA TerrorismVenezuelan and Colombian NewsVenezuelan Columbian Helicopter

    Airline disasters

    LA Politics

    US Argentina tiesGore Argentina visit

    Asian TerrorismBombs and scaresFoiled Truck bomb

    International TerrorismChina hijackings

    Airline hijackings

    Middle East PoliticsMiddle east peaceJordan/Israel negotiaions

    Russian PoliticsC-130 crash

    Russian-Iran ties

    World healthAsia healthChina cholera

    LA PoliticsMexico politicsPRI

    Asian politicsIndia-Pakistan-US tiesPakistan F-16's

    Manual Sim

    Doc #123456789101112131415161718192021222324252627282930313233

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    330.250.250.500.500.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001.001.001.00

    Hierarchical Clustering Results for:

    Quantitative Data Set = Manual Sim!$A$37:$AH$69

    Distance/Similarity Measure = Bray and Curtis

    Cluster Method = Nearest Neighbour

    Distance Matrix (Bray and Curtis)

    123456789101112131415161718192021222324252627282930313233

    10.0000.1890.1891.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.4860.4860.486

    20.0000.1890.1891.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.4860.4860.486

    30.1890.1890.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.3680.3680.368

    40.1890.1890.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.3680.3680.368

    51.0001.0001.0001.0000.0000.2140.1541.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.9260.9261.0001.0001.0001.0001.000

    61.0001.0001.0001.0000.0000.2140.1541.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.9260.9261.0001.0001.0001.0001.000

    71.0001.0001.0001.0000.2140.2140.2311.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.7780.7780.8460.8461.0001.0001.000

    81.0001.0001.0001.0000.1540.1540.2311.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.9200.9201.0001.0001.0001.0001.000

    91.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    101.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    111.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    121.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0000.5290.5290.5290.5150.8460.5001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    131.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0000.5290.5290.5290.5150.8460.5001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    141.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0000.5290.5290.5290.5150.8460.5001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    151.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    161.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    171.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    181.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.5290.5290.5291.0001.0001.0000.0000.0000.5150.8460.5001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    191.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.5290.5290.5291.0001.0001.0000.0000.0000.5150.8460.5001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    201.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.5290.5290.5291.0001.0001.0000.0000.0000.5150.8460.5001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    211.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.5150.5150.5151.0001.0001.0000.5150.5150.5150.3600.0971.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    221.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.8460.8460.8461.0001.0001.0000.8460.8460.8460.3600.4171.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    231.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.5000.5000.5001.0001.0001.0000.5000.5000.5000.0970.4171.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    241.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    251.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    261.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000

    271.0001.0001.0001.0000.9260.9260.7780.9201.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.3600.3601.0001.0001.000

    281.0001.0001.0001.0000.9260.9260.7780.9201.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.3600.3601.0001.0001.000

    291.0001.0001.0001.0001.0001.0000.8461.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.3600.3600.0001.0001.0001.000

    301.0001.0001.0001.0001.0001.0000.8461.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.3600.3600.0001.0001.0001.000

    310.4860.4860.3680.3681.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.000

    320.4860.4860.3680.3681.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.000

    330.4860.4860.3680.3681.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0000.0000.000

    Clustering Strategy

    Cluster1st Item2nd ItemDistance

    12.0001.0000.000

    24.0003.0000.000

    36.0005.0000.000

    410.0009.0000.000

    5Cluster 411.0000.000

    613.00012.0000.000

    7Cluster 614.0000.000

    816.00015.0000.000

    9Cluster 817.0000.000

    1019.00018.0000.000

    11Cluster 1020.0000.000

    1225.00024.0000.000

    13Cluster 1226.0000.000

    1428.00027.0000.000

    1530.00029.0000.000

    1632.00031.0000.000

    17Cluster 1633.0000.000

    1823.00021.0000.097

    19Cluster 38.0000.154

    20Cluster 2Cluster 10.189

    21Cluster 197.0000.214

    22Cluster 1822.0000.360

    23Cluster 15Cluster 140.360

    24Cluster 20Cluster 170.368

    25Cluster 22Cluster 70.500

    26Cluster 25Cluster 110.500

    27Cluster 23Cluster 210.778

    28Cluster 9Cluster 51.000

    29Cluster 24Cluster 131.000

    30Cluster 27Cluster 261.000

    31Cluster 29Cluster 281.000

    32Cluster 31Cluster 301.000

    Cophenetic Correlation

    RDFP

    0.9845260.000

    Manual Sim

    6165253938111045445451502933575617246422.516326214.511.75304358.525.37553.7541.530.03125

    6165253938111045445451502933575617246422.516326214.511.75304358.525.37553.7541.530.03125

    596323373597434131494727315553152160191328559320.7537498.754017.0625

    596323373597434131494727315553152160191328559320.7537498.754017.0625

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    16

    17

    18

    19

    20

    24

    25

    26

    27

    28

    29

    30

    31

    32

    33

    21

    23

    8

    7

    22

    Diff

    Manual Similarity

    Doc #1.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.0023.0024.0025.0026.0027.0028.0029.0030.0031.0032.0033.00

    1.001.001.000.750.750.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.250.250.25

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    Normalized Similarity Matrix

    1.001.001.001.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001.000.000.000.000.000.000.000.000.001.001.000.00

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    Dynamic1.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.0023.0024.0025.0026.0027.0028.0029.0030.0031.0032.0033.00

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    1089.00

    Diff

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    Manual Vs VIPAR CusterRelationships not in VIPAR

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    VIPAR Vs DistributedRelationships not found in Distributed

    Add VIPAR to Manual

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    Add VIPAR to Manual

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    People

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    Tom

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    Rick

    Documents

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    Doc Vs Clusters

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    Hierarchical Clustering Results for:

    Quantitative Data Set = Add VIPAR to Manual!$C$2:$H$34

    Distance/Similarity Measure = Bray and Curtis

    Cluster Method = Nearest Neighbour

    Distance Matrix (Bray and Curtis)

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