Introdução ao estudo da paralelização de algoritmos de planeamentooperacional com metodos genéticos

Dissertação de Mestrado

Clustering de dados biomédicos com algoritmos baseados em critérios entrópicos

A procura de padrões nos dados de modo a formar grupos é conhecida como aglomeração de dados ou clustering, sendo uma das tarefas mais realizadas em mineração de dados e reconhecimento de padrões. Nesta dissertação é abordado o conceito de entropia e são usados algoritmos com critérios entrópicos para fazer clustering em dados biomédicos. O uso da entropia para efetuar clustering é relativamente recente e surge numa tentativa da utilização da capacidade que a entropia possui de extrair da distribuição dos dados informação de ordem superior, para usá-la como o critério na formação de grupos (clusters) ou então para complementar/melhorar algoritmos existentes, numa busca de obtenção de melhores resultados. Alguns trabalhos envolvendo o uso de algoritmos baseados em critérios entrópicos demonstraram resultados positivos na análise de dados reais. Neste trabalho, exploraram-se alguns algoritmos baseados em critérios entrópicos e a sua aplicabilidade a dados biomédicos, numa tentativa de avaliar a adequação destes algoritmos a este tipo de dados. Os resultados dos algoritmos testados são comparados com os obtidos por outros algoritmos mais “convencionais" como o k-médias, os algoritmos de spectral clustering e um algoritmo baseado em densidade.

Interface caligráfica de escrita no ar

Na atualidade, está a emergir um novo paradigma de interação, designado por Natural User Interface (NUI) para reconhecimento de gestos produzidos com o corpo do utilizador. O dispositivo de interação Microsoft Kinect foi inicialmente concebido para controlo de videojogos, para a consola Xbox360. Este dispositivo demonstra ser uma aposta viável para explorar outras áreas, como a do apoio ao processo de ensino e de aprendizagem para crianças do ensino básico. O protótipo desenvolvido visa definir um modo de interação baseado no desenho de letras no ar, e realizar a interpretação dos símbolos desenhados, usando os reconhecedores de padrões Kernel Discriminant Analysis (KDA), Support Vector Machines (SVM) e $N. O desenvolvimento deste projeto baseou-se no estudo dos diferentes dispositivos NUI disponíveis no mercado, bibliotecas de desenvolvimento NUI para este tipo de dispositivos e algoritmos de reconhecimento de padrões. Com base nos dois elementos iniciais, foi possível obter uma visão mais concreta de qual o hardware e software disponíveis indicados à persecução do objetivo pretendido. O reconhecimento de padrões constitui um tema bastante extenso e complexo, de modo que foi necessária a seleção de um conjunto limitado deste tipo de algoritmos, realizando os respetivos testes por forma a determinar qual o que melhor se adequava ao objetivo pretendido. Aplicando as mesmas condições aos três algoritmos de reconhecimento de padrões permitiu avaliar as suas capacidades e determinar o $N como o que apresentou maior eficácia no reconhecimento. Por último, tentou-se averiguar a viabilidade do protótipo desenvolvido, tendo sido testado num universo de elementos de duas faixas etárias para determinar a capacidade de adaptação e aprendizagem destes dois grupos. Neste estudo, constatou-se um melhor desempenho inicial ao modo de interação do grupo de idade mais avançada. Contudo, o grupo mais jovem foi revelando uma evolutiva capacidade de adaptação a este modo de interação melhorando progressivamente os resultados.

Classificação e previsão de cardiotocogramas usando algoritmos baseados em redes neuronais

Mestrado em Computação e Instrumentação Médica

Optimal fuzzy PID control tuned with genetic algorithms

Fuzzy logic controllers (FLC) are intelligent systems, based on heuristic knowledge, that have been largely applied in numerous areas of everyday life. They can be used to describe a linear or nonlinear system and are suitable when a real system is not known or too difficult to find their model. FLC provide a formal methodology for representing, manipulating and implementing a human heuristic knowledge on how to control a system. These controllers can be seen as artificial decision makers that operate in a closed-loop system, in real time. The main aim of this work was to develop a single optimal fuzzy controller, easily adaptable to a wide range of systems – simple to complex, linear to nonlinear – and able to control all these systems. Due to their efficiency in searching and finding optimal solution for high complexity problems, GAs were used to perform the FLC tuning by finding the best parameters to obtain the best responses. The work was performed using the MATLAB/SIMULINK software. This is a very useful tool that provides an easy way to test and analyse the FLC, the PID and the GAs in the same environment. Therefore, it was proposed a Fuzzy PID controller (FL-PID) type namely, the Fuzzy PD+I. For that, the controller was compared with the classical PID controller tuned with, the heuristic Ziegler-Nichols tuning method, the optimal Zhuang-Atherton tuning method and the GA method itself. The IAE, ISE, ITAE and ITSE criteria, used as the GA fitness functions, were applied to compare the controllers performance used in this work. Overall, and for most systems, the FL-PID results tuned with GAs were very satisfactory. Moreover, in some cases the results were substantially better than for the other PID controllers. The best system responses were obtained with the IAE and ITAE criteria used to tune the FL-PID and PID controllers.

A Eficácia do Programa Fifa 11+ na Prevenção de Lesões em Atletas de Futebol Sub18

Introdução: No futebol, as lesões são da mais fulcral importância pelo que a sua prevenção se revela de extrema pertinência. A FIFA criou o FIFA 11+, um programa de prevenção de lesões, que revelou resultados positivos em equipas jovens tanto femininas como masculinas. No entanto, em Portugal, os resultados da sua implementação são escassos, principalmente em camadas jovens. Objetivo: Estudar a eficácia do programa FIFA 11+ na prevenção de lesões em atletas de futebol – sub 18. Métodos: O presente estudo quasi experimental teve como amostra uma equipa de 24 atletas, divididos voluntariamente em 2 grupos: o grupo experimental (GE) (n=12), e o grupo controlo (GC) (n= 12). Ambos os grupos realizaram os treinos normais sendo o grupo experimental sujeito adicionalmente ao programa FIFA 11+ duas vezes por semana, durante 12 semanas. Foi utilizado ainda o Orchard Sports Injury Classification System (OSICS-10) como sistema de classificação de lesões, sendo estas divididas em graves, moderadas, leves e mínimas. O teste Mann-Whitney foi utilizado para a comparação entre grupos, e o teste de Wilcoxon para a comparação intra grupo. Resultados: Quando comparados o GE com o GC em M0 não se observaram diferenças estatisticamente significativas (p=0.065), no número de lesões entre os grupos. O mesmo se verificou após a implementação do programa FIFA 11+ (p=1,000). Na comparação intra-grupo de M0 e M1 o grupo controlo não apresentou diferenças estatisticamente significativas (p=0,317) enquanto que no grupo experimental se observou que existiam significativamente menos lesões após a implementação do programa. (p=0,025). Conclusão: O programa FIFA 11+ parece ser indicado para a prevenção e diminuição de lesões desportivas em jogadores amadores de equipas sub-18, quando aplicado duas vezes por semana. Apesar disso, para eleger o programa como uma ferramenta de eleição na promoção da saúde, mais estudos são sugeridos utilizando uma amostra maior e se possível num período superior.

Análise de desempenho de algoritmos de otimização para extração de parâmetros em modelos semicondutores de potência

Apresenta-se nesta tese uma revisão da literatura sobre a modelação de semicondutores de potência baseada na física e posterior análise de desempenho de dois métodos estocásticos, Particle Swarm Optimizaton (PSO) e Simulated Annealing (SA), quando utilizado para identificação eficiente de parâmetros de modelos de dispositivos semicondutores de potência, baseado na física. O conhecimento dos valores destes parâmetros, para cada dispositivo, é fundamental para uma simulação precisa do comportamento dinâmico do semicondutor. Os parâmetros são extraídos passo-a-passo durante simulação transiente e desempenham um papel relevante. Uma outra abordagem interessante nesta tese relaciona-se com o facto de que nos últimos anos, os métodos de modelação para dispositivos de potência têm emergido, com alta precisão e baixo tempo de execução baseado na Equação de Difusão Ambipolar (EDA) para díodos de potência e implementação no MATLAB numa estratégia de optimização formal. A equação da EDA é resolvida numericamente sob várias condições de injeções e o modelo é desenvolvido e implementado como um subcircuito no simulador IsSpice. Larguras de camada de depleção, área total do dispositivo, nível de dopagem, entre outras, são alguns dos parâmetros extraídos do modelo. Extração de parâmetros é uma parte importante de desenvolvimento de modelo. O objectivo de extração de parâmetros e otimização é determinar tais valores de parâmetros de modelo de dispositivo que minimiza as diferenças entre um conjunto de características medidas e resultados obtidos pela simulação de modelo de dispositivo. Este processo de minimização é frequentemente chamado de ajuste de características de modelos para dados de medição. O algoritmo implementado, PSO é uma técnica de heurística de otimização promissora, eficiente e recentemente proposta por Kennedy e Eberhart, baseado no comportamento social. As técnicas propostas são encontradas para serem robustas e capazes de alcançar uma solução que é caracterizada para ser precisa e global. Comparada com algoritmo SA já realizada, o desempenho da técnica proposta tem sido testado utilizando dados experimentais para extrair parâmetros de dispositivos reais das características I-V medidas. Para validar o modelo, comparação entre resultados de modelo desenvolvido com um outro modelo já desenvolvido são apresentados.

Análise da eficácia da aplicação da Metodologia FMEA do Processo: Caso de estudo numa empresa certificada

Num mercado globalizado, a procura contínua de vantagens competitivas é um fator crucial para o sucesso das organizações. A melhoria contínua dos processos é uma abordagem usual, uma vez que os resultados destas melhorias vão se traduzir diretamente na qualidade dos produtos. Neste contexto, a metodologia Failure Mode Effect Analysis (FMEA) é muito utilizada, especialmente pelas suas características proactivas, que permitem a identificação e a prevenção de erros do processo. Assim, quanto mais eficaz for a aplicação desta ferramenta, mais benefícios terá a organização. Assim, quando é utilizado com eficácia, o FMEA de Processo, além de ser um método poderoso na análise do processo, permite a melhoria contínua e a redução dos custos [1] . Este trabalho de dissertação teve como objetivo avaliar a eficácia da utilização da ferramenta do FMEA de processo numa organização certificada segundo a norma ISO/TS16949. A metodologia proposta passa pela análise de dados reais, ou seja, comparar as falhas verificadas no mercado com as falhas que tinham sido identificadas no FMEA. Assim, ao analisar o nível de falhas identificadas e não identificadas durante o FMEA e a projeção dessas falhas no mercado, consegue-se determinar se o FMEA foi mais ou menos eficaz, e ainda, identificar fatores que condicionam a melhor utilização da mesma. Este estudo, está organizado em três fases, a primeira apresenta a metodologia proposta , com a definição de um fluxograma do processo de avaliação e as métricas usadas, a segunda fase a aplicação do modelo proposto a dois casos de estudo, e uma última fase, que consiste na análise comparativa, individual e global, que visa, além de comparar esultados, identificar pontos fracos durante a execução do FMEA. Os resultados do caso de estudo indicam que a ferramenta do FMEA tem sido usada com eficácia, pois consegue-se identificar uma quantidade significativa de falhas potenciais e evitá-las. No entanto, existem ainda falhas que não foram identificadas no FMEA e que apareceram no cliente, e ainda, algumas falhas que foram identificadas e apareceram no cliente. As falhas traduzem-se em má qualidade e custos para o negócio, pelo que são propostas ações de melhoria. Pode-se concluir que uma boa utilização do FMEA pode ser um fator importante para a qualidade do serviço ao cliente, e ainda, com impacto dos custos.

A eficácia dos contratos-programa no setor público da saúde na região Norte de Portugal

Em Portugal o sistema de saúde assume uma importante função no desenvolvimento económico e social, na medida em que os serviços prestados pelo mesmo influenciam não só o bem-estar social como também a produtividade. O processo de contratualização alia-se ao setor público da saúde através do contrato-programa, o qual pretende estabelecer uma estratégia a seguir. O presente trabalho pretende verificar se o setor público da saúde respeita os princípios de economia, eficiência e eficácia, de um modo geral, pretende-se perceber se os contratos-programa são cumpridos na sua totalidade. Para tal procedeu-se à recolha da informação descrita nos relatórios de gestão dos quinze Hospitais que pertencem à Administração Regional de Saúde do Norte. A incerteza relacionada com os contratos-programa, a não existência de um modelo linear para a divulgação pública dos resultados no âmbito do contrato-programa, e ainda o facto de a totalidade das entidades não ser obrigada a emitir essa publicação, conduz à possibilidade de que não estejam a ser cumpridos os princípios da economia, eficácia e eficiência.

A Eficácia da Plataforma Talky - a Destrava Línguas em Crianças com Perturbações da Linguagem

Neste trabalho, começamos por focar a nossa atenção nas perturbações da linguagem. Assim, fazemos uma abordagem à literatura existente sobre estas perturbações, analisando os conceitos de comunicação, linguagem e fala. Com base neste enquadramento teórico, consideramos importante conhecer que impacto poderá ter a utilização de software educativo nos alunos com perturbações da linguagem, assim como determinar que fatores favorecem e condicionam essa utilização. A proposta para o uso de software educativo, numa perspetiva de aprendizagem, desenvolve-se a partir da utilização das Tecnologias da Comunicação e Informação (TIC) ao nível do ensino e em particular da Educação Especial (EE), considerando questões como: adequação dos conteúdos à realidade do educando, aplicação de novas metodologias que incentivem a participação ativa do aluno no processo de aprendizagem e redefinição dos objetivos a fim de ampliar o desenvolvimento do indivíduo para a sua inserção na sociedade moderna. É assim nossa intenção perceber se o uso das TIC, nomeadamente de softwares educativos, poderá apresentar resultados significativos no processo de construção de conhecimento, proporcionando condições para o desenvolvimento cognitivo, visando a motivação, a autonomia e a especificidade de cada aluno. Para tal, criamos uma plataforma interativa passível de ser utilizada por professores, profissionais e até mesmo pais de crianças com estas perturbações. Assim, este projeto parte de um estudo de natureza qualitativa, investigando, através do estudo de caso, se a utilização do software educativo “Talky – A Destrava Língua” será um instrumento capaz de minimizar ou até mesmo colmatar as dificuldades inerentes às crianças portadoras destas perturbações.