Model-based systems engineering: a system for traffic & environment

The contemporary world is crowded of large, interdisciplinary, complex systems made of other systems, personnel, hardware, software, information, processes, and facilities. The Systems Engineering (SE) field proposes an integrated holistic approach to tackle these socio-technical systems that is crucial to take proper account of their multifaceted nature and numerous interrelationships, providing the means to enable their successful realization. Model-Based Systems Engineering (MBSE) is an emerging paradigm in the SE field and can be described as the formalized application of modelling principles, methods, languages, and tools to the entire lifecycle of those systems, enhancing communications and knowledge capture, shared understanding, improved design precision and integrity, better development traceability, and reduced development risks. This thesis is devoted to the application of the novel MBSE paradigm to the Urban Traffic & Environment domain. The proposed system, the GUILTE (Guiding Urban Intelligent Traffic & Environment), deals with a present-day real challenging problem “at the agenda” of world leaders, national governors, local authorities, research agencies, academia, and general public. The main purposes of the system are to provide an integrated development framework for the municipalities, and to support the (short-time and real-time) operations of the urban traffic through Intelligent Transportation Systems, highlighting two fundamental aspects: the evaluation of the related environmental impacts (in particular, the air pollution and the noise), and the dissemination of information to the citizens, endorsing their involvement and participation. These objectives are related with the high-level complex challenge of developing sustainable urban transportation networks. The development process of the GUILTE system is supported by a new methodology, the LITHE (Agile Systems Modelling Engineering), which aims to lightening the complexity and burdensome of the existing methodologies by emphasizing agile principles such as continuous communication, feedback, stakeholders involvement, short iterations and rapid response. These principles are accomplished through a universal and intuitive SE process, the SIMILAR process model (which was redefined at the light of the modern international standards), a lean MBSE method, and a coherent System Model developed through the benchmark graphical modeling languages SysML and OPDs/OPL. The main contributions of the work are, in their essence, models and can be settled as: a revised process model for the SE field, an agile methodology for MBSE development environments, a graphical tool to support the proposed methodology, and a System Model for the GUILTE system. The comprehensive literature reviews provided for the main scientific field of this research (SE/MBSE) and for the application domain (Traffic & Environment) can also be seen as a relevant contribution.

A escrita colaborativa a distância em inglês língua estrangeira

O presente estudo investigou a temática da escrita colaborativa a distância, no Ensino Superior, em Inglês Língua Estrangeira. A escrita foi estudada de uma perspectiva processual, valorizando, portanto, o caminho que os alunos percorrem até ao produto final. O ambiente colaborativo reforçou este processo, na medida em que proporcionou, aos alunos, um espaço de discussão e melhoramento das diversas versões do texto. Por outro lado, a componente de ensino a distância de blended learning contribuiu, também, para um processo mais interactivo, mais colaborativo e, ao mesmo tempo, mais distanciado, o que beneficiaria o desenvolvimento da competência de escrita dos alunos e, simultaneamente, dos próprios alunos enquanto indivíduos. A investigação procurou averiguar diversos aspectos relacionados com o tipo de ensino já referido: aspectos evolutivos do processo de escrita na colaboração a distância – nomeadamente, as alterações efectuadas aos textos e seu impacto –; estratégias postas em prática pelos participantes em trabalho de escrita colaborativa a distância em Inglês Língua Estrangeira (ILE); formas de colaboração presentes no trabalho e a influência do ensino a distância no trabalho de escrita colaborativa. Para atingir as metas enumeradas, foi seleccionada uma turma de Língua e Cultura Inglesa II, 2º ano, da licenciatura em Ensino de Português/Inglês, da Universidade de Aveiro, que levou a cabo as diversas tarefas de escrita processual colaborativa, tarefas essas determinadas e realizadas através do webCT da Universidade de Aveiro (com uma página adaptada especialmente para a turma em questão). Todo o trabalho realizado pelos alunos foi ali registado para posterior análise. Tornou-se claro, ao longo da análise dos dados, que o ambiente a distância criou várias dificuldades aos alunos, implicando a criação de estratégias para as resolver. Por outro lado, a colaboração dentro dos grupos revelou-se um evidente benefício quer em termos de tarefas, quer em termos do desenvolvimento, motivação e envolvimento pessoais dos alunos. Também a abordagem processual à escrita trouxe resultados díspares: um dos grupos escrevia habitualmente segundo este modelo, não notando diferenças significativas, enquanto que o outro grupo valorizou o processo como um benefício para a escrita, sobretudo pelas fases de revisão que incluía. Pretendeu-se, com a análise referida e sumariada, conseguir não só investigar a escrita colaborativa a distância mas, também, identificar estratégias válidas para o ensino desta competência, estratégias essas que possam ajudar ao desenvolvimento de um ensino de escrita com mais sucesso e melhores resultados, sobretudo do ponto de vista dos alunos. É urgente um aprofundamento desta área ainda pouco desenvolvida, uma vez que as práticas de escrita se afastam cada vez mais da realidade actual, uma realidade construída em conjunto, por indivíduos que trabalham em ambientes virtuais e reais, sendo, portanto, relevante integrar os alunos nestes contextos, para melhor os preparar para o mundo de hoje. ABSTRACT: The study presented here has investigated collaborative writing at a distance in English as a Foreign Language (EFL), with University students. Students were encouraged to write according to a process model, which valued the stages of writing rather than the final product resulting from it. The collaborative environment strengthened the process, in the sense that it gave students room for discussion and improvement of the different versions of the text. On the other hand, distance learning contributed to a more collaborative and interactive process and, at the same time, more distanced, which benefited the development of the students’ writing skills and of the students as individuals. The investigation aimed to study several aspects of collaborative writing at a distance: the evolution of the writing process in distance collaboration, strategies used by the participants when writing collaboratively at a distance, initial writing competences of the participants and eventual advantages of distance learning for the collaborative revision phase of the writing process. In order to accomplish the proposed goals, we selected a class from those in the second year taking English Language and Culture II, of the English/ Portuguese Teaching “Licenciatura” degree at the University of Aveiro, and a web page was created for them. This page registered all the work done by the students along the project, establishing the data for future analysis. From this class, two groups were selected as case studies, in order to carry out a deeper and more comprehensive study of the process. We intended not only to investigate collaborative writing at a distance but also to identify valid strategies for the teaching of writing. Such strategies might aid the development of a more successful teaching of this competence, with better and more lasting results in students. Further research in this poorly developed area is urgent, as the practices of writing get further apart from the current reality. Nowadays, it is becoming growingly common to work both in real and virtual environments. It is thus relevant to integrate students in both, in order to prepare them for today’s world – our mission as teachers and educators.

Characterization of bioactive compounds of dealcoholized wine: valuation of distillation process

O vinho tinto é uma importante fonte de compostos fenólicos com atividade antioxidante e que estão relacionados com a prevenção de doenças cardiovasculares e cancro. Estes compostos são um sub-produto do processo de destilação vínica utilizado para produzir aguardente necessária para a produção de Vinho do Porto. Esta tese tem como objetivo valorizar os compostos fenólicos resultantes das destilarias de vinho, através do estudo da sua composição, das interações com o material polimérico do vinho, da sua estabilidade durante o armazenamento e avaliação dos seus potenciais efeitos biológicos in vitro. Isto irá permitir definir aplicações para estes compostos como ingredientes alimentares com propriedades funcionais. Dois vinhos tintos (RW1 e RW2) foram utilizados como fonte de compostos fenólicos. A fim de estudar estes compostos, cada vinho foi evaporado à pressão atmosférica, permitindo obter o respetivo vinho desalcolizado (DW1 e DW2). Os polissacarídeos e compostos fenólicos presentes nos vinhos desalcolizados foram fracionados por extração em fase sólida utilizando cartuchos C18 sep-pak. A fração hidrofóbica, rica em compostos fenólicos, foi separada em frações ricas em ácidos fenólicos, em procianidinas e em antocianinas, as quais foram usadas para avaliar a sua contribuição para a atividade antioxidante total e caracterização fenólica detalhada dos DW. Foram obtidas quantidades comparáveis de compostos fenólicos totais (1.3 g/L para RW1 e DW1, e 3.1 para RW2 e DW2), de taninos (1.2 g/L para RW1 e DW1 e 1.6 para RW2 e DW2) e de antocianinas (0.24 g/L para RW1 e DW1 e 0.41 para RW2 e DW2) para os vinhos e para os respetivos vinhos desalcolizados. A determinação da atividade antioxidante de RW e DW pelos métodos do DPPH e ABTS também originou valores semelhantes, permitindo inferir que o processo de destilação realizado não promoveu uma perda relevante de compostos fenólicos. A atividade antioxidante total de vinho deveu-se essencialmente à fração rica em antocianinas. Os dois DW foram dialisados para se obter o material polimérico dos vinhos (WPM1 e WPM2). O WPM1 e WPM2 apresentavam 1.1 e 1.3 g/L de material sólido, respetivamente. O WPM (WPM1 e WPM2) era composto por polissacarídeos (31 e 36%), proteínas (10 e 12%) e também por compostos fenólicos (32 e 43%). A análise de açúcares mostrou que as manoproteínas e as arabinogalactanas eram os principais polissacarídeos presentes. A extração do WPM com metanol deu origem a um material insolúvel em metanol (PMi) e a uma fração solúvel em metanol, que continuava a conter hidratos de carbono e compostos fenólicos, mostrando uma forte interação entre estes compostos. Para determinar a energia de ativação (Ea) da libertação dos compostos fenólicos de fracções de material polimérico do vinho, foram realizadas diálises do DW, WPM e PMi, utilizando-se quatro concentrações diferentes, a cinco temperaturas (5-40 °C). O valor da Ea foi 25 para o WPM e 61 kJ/mol para o PMi, mostrando que os compostos fenólicos do vinho podem estar associados de forma diferente à matriz polimérica e que uma fração pode estar, ainda, fortemente associada a esta matriz. A fim de avaliar a possível existência de interações seletivas com os compostos fenólicos, o WPM foi fracionado, permitindo a obtenção de uma fração rica em manoproteínas (MP), através de uma cromatografia de afinidade com concanavalina A e 3 frações ricas em arabinogalactanas (AG0, AG1 e AG2) obtidas por cromatografia de troca aniónica. Foi avaliada a difusão de nove antocianinas monoméricas através de uma membrana de diálise, em presença do WPM, e das frações ricas em MP e em AG. A diálise dos compostos fenólicos livres do vinho foi realizada como ensaio em branco. Todas as frações poliméricas mostraram capacidade para reter as antocianinas, embora em diferente extensão. Foi observada uma capacidade de retenção maior para as antocianinas acilglucosiladas do que para as antocianinas glucosiladas. A fração rica em AG teve uma maior contribuição para a capacidade de retenção das antocianinas pelo material polimérico vinho do que a fração rica em MP, principalmente quando as antocianinas estavam acetiladas. Com o objetivo de estudar formas para preservar, a longo prazo, as propriedades antioxidantes dos compostos fenólicos, o extrato de compostos fenólicos (PCE), em pó, foi armazenado em diferentes condições de luz e atmosfera, à temperatura ambiente durante 1 ano. Observou-se que o PCE armazenado no escuro, dentro de um exsicador sob atmosfera de azoto, preservou 95% da atividade antioxidante inicial. Também foram avaliadas as melhores condições para preservar as antocianinas quando em solução, armazenadas a duas temperaturas (5 e 30 ºC) durante 3 meses. A adição de 0.5 g/L de uma fração rica em polissacarídeos a um vinho armazenado a 30 ºC promoveu a proteção das antocianinas, especialmente das antocianinas cumaroiladas. Os potenciais efeitos biológicos dos compostos fenólicos foram avaliados em diferentes sistemas celulares in vitro utilizando as seguintes frações: WPM, WPS (polissacarídeos do vinho), WPC (compostos fenólicos do vinho), PA-E (fração rica em ácidos fenólicos), PR-E (fração rica em procianidinas) e APP-E (fração rica em antocianinas e procianidinas poliméricas). Foi observada uma maior viabilidade celular quando as células do carcinoma do cólon HT-29 foram expostas a dois agentes oxidantes (radiação UV e H2O2) em presença das frações PR-E e APP-E. Além disso, os extratos WPS, WPC, PR-E e APP-E mostraram propriedades anti-inflamatórias, avaliadas pela inibição da produção de NO por células de macrófagos RAW264.7, sendo o extrato APP-E (0.19 mg/mL) o que exibiu a maior capacidade anti-inflamatória. A fim de elucidar as propriedades antioxidantes dos extratos do vinho em células humanas, os glóbulos vermelhos (RBC) foram selecionados como um modelo metabolicamente simples. Os extratos WPM, WPS, WPC, PR-E, e APP-E mostraram efeito anti-hemolítico para a hemólise dos RBC provocada pelo peróxido de hidrogénio (H2O2) e pelo di-hidrocloreto de 2,2'-azo-bis(2-diaminopropano) (AAPH). Os resultados obtidos permitem concluir que o processo de desalcoolização dos vinhos à pressão atmosférica, preservou as principais características antioxidantes dos compostos fenólicos. Estes compostos podem contribuir para a defesa das células contra agentes oxidantes, nomeadamente por terem um potencial de atividades anti-inflamatória e anti-hemolítica, promovendo a viabilidade celular. A interação dos compostos fenólicos do vinho com o material polimérico permite inferir uma dosagem contínua e gradual das antocianinas vinho tinto após a sua ingestão, contribuindo para um período mais longo da sua exposição e, como consequência, dos seus potenciais benefícios para a saúde.