Utilização de redes neuronais artificiais na gestão de processos de digestão anaeróbia

Numa Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), a otimização do processo de Digestão Anaeróbia (DA) é fundamental para o aumento da produção de biogás, que por sua vez é convertido em energia, essencial para a rentabilidade de exploração de ETAR. No entanto, a complexidade do processo de Digestão Anaeróbia das lamas constitui um obstáculo à sua otimização. Com este trabalho pretende-se efetuar a análise e tratamento de dados de Digestão Anaeróbia, com recurso a Redes Neuronais Artificiais (RNA), contribuindo, desta forma, para a compreensão do processo e do impacto de algumas variáveis na produção de biogás. As Redes Neuronais Artificiais são modelos matemáticos computacionais inspirados no funcionamento do cérebro humano, com capacidade para entender relações complexas num determinado conjunto de dados, motivo por que se optou pela sua utilização na procura de soluções que permitem predizer o comportamento de uma DA. Para o desenvolvimento das RNA utilizou-se o programa NeuralToolsTM da PalisadeTM. Como caso de estudo, a metodologia foi aplicada ao Digestor A da ETAR Sul da SIMRIA, empresa onde teve lugar o estágio curricular que originou o presente trabalho. Nesse contexto, utilizaram-se dados com informação referente aos últimos dois anos de funcionamento do digestor, disponíveis na empresa. Apesar de se terem verificado certas limitações, na predição em alguns casos particulares, de um modo geral, considera-se que os resultados obtidos permitiram concluir que as redes neuronais modeladas apresentam boa capacidade de generalização na imitação do processo anaeróbio. Conclui-se, portanto, que o estudo realizado pode constituir um contributo com interesse para a otimização da produção do biogás na DA de ETAR Sul da SIMRIA e que a utilização de RNA poderá ser uma ferramenta a explorar, quer nessa área, quer noutras áreas de gestão de sistemas de saneamento básico.

An engine for generating XSLT from examples

XSLT is a powerful and widely used language for transforming XML documents. However its power and complexity can be overwhelming for novice or infrequent users, many of which simply give up on using this language. On the other hand, many XSLT programs of practical use are simple enough to be automatically inferred from examples of source and target documents. An inferred XSLT program is seldom adequate for production usage but can be used as a skeleton of the final program, or at least as scaffolding in the process of coding it. It should be noted that the authors do not claim that XSLT programs, in general, can be inferred from examples. The aim of Vishnu - the XSLT generator engine described in this paper – is to produce XSLT programs for processing documents similar to the given examples and with enough readability to be easily understood by a programmer not familiar with the language. The architecture of Vishnu is composed by a graphical editor and a programming engine. In this paper we focus on the editor as a GWT web application where the programmer loads and edits document examples and pairs their content using graphical primitives. The programming engine receives the data collected by the editor and produces an XSLT program.

Reorganização do stiffness em indivíduos com Acidente Vascular Encefálico face à intervenção em fisioterapia. Repercussões no levantar e na marcha

Introdução: A organização estrutural e funcional do sistema nervoso face à organização dos diferentes tipos de input, no âmbito da intervenção em fisioterapia, pode potenciar um controlo postural para a regulação do stiffness e com repercussões na marcha e no levantar. Objetivo: Descrever o comportamento do stiffness da tibiotársica no movimento de dorsiflexão, no membro inferior ispi e contralesional, em indivíduos após Acidente Vascular Encefálico, face a uma intervenção em fisioterapia baseada num processo de raciocínio clínico. Pretendeu-se também observar as modificações ocorridas no âmbito da atividade electromiográfica dos flexores plantares, gastrocnémio medial e solear, durante a marcha e o levantar. Métodos: Foi implementado um programa de reabilitação em 4 indivíduos com sequelas de AVE por um período de 3 meses, tendo sido avaliados no momento inicial e final (M0 e M1). O torque e a amplitude articular da tibiotársica foi monitorizada, através do dinamómetro isocinético, durante o movimento passivo de dorsiflexão, e o nível de atividade eletromiográfica registado, através de electomiografia de superfície, no solear e gastrocnémio medial. Foram estudadas as fases de aceitação de carga no STS (fase II) e na marcha (sub-fase II). Resultados: Em todos os indivíduos em estudo verificou-se que o stiffness apresentou uma modificação no sentido da diminuição em todas as amplitudes em M1. O nível de atividade eletromiográfica teve comportamentos diferentes nos vários indivíduos. Conclusão: O stiffness apontou para uma diminuição nos indivíduos em estudo entre M0 e M1. Foram registadas modificações no nível de atividade eletromiográfica sem que seja possível identificar uma tendência clara entre os dois momentos para esta variável.

An example-based generator of XSLT programs

XSLT is a powerful and widely used language for transforming XML documents. However, its power and complexity can be overwhelming for novice or infrequent users, many of whom simply give up on using this language. On the other hand, many XSLT programs of practical use are simple enough to be automatically inferred from examples of source and target documents. An inferred XSLT program is seldom adequate for production usage but can be used as a skeleton of the final program, or at least as scaffolding in the process of coding it. It should be noted that the authors do not claim that XSLT programs, in general, can be inferred from examples. The aim of Vishnu—the XSLT generator engine described in this chapter—is to produce XSLT programs for processing documents similar to the given examples and with enough readability to be easily understood by a programmer not familiar with the language. The architecture of Vishnu is composed by a graphical editor and a programming engine. In this chapter, the authors focus on the editor as a GWT Web application where the programmer loads and edits document examples and pairs their content using graphical primitives. The programming engine receives the data collected by the editor and produces an XSLT program.

CodeSkelGen: a program skeleton generator

Existent computer programming training environments help users to learn programming by solving problems from scratch. Nevertheless, initiating the resolution of a program can be frustrating and demotivating if the student does not know where and how to start. Skeleton programming facilitates a top-down design approach, where a partially functional system with complete high level structures is available, so the student needs only to progressively complete or update the code to meet the requirements of the problem. This paper presents CodeSkelGen - a program skeleton generator. CodeSkelGen generates skeleton or buggy Java programs from a complete annotated program solution provided by the teacher. The annotations are formally described within an annotation type and processed by an annotation processor. This processor is responsible for a set of actions ranging from the creation of dummy methods to the exchange of operator types included in the source code. The generator tool will be included in a learning environment that aims to assist teachers in the creation of programming exercises and to help students in their resolution.

Distributed, Agent-Based Intelligent System for Demand Response Program Simulation in Smart Grids

A distributed, agent-based intelligent system models and simulates a smart grid using physical players and computationally simulated agents. The proposed system can assess the impact of demand response programs.

Nonlinear dynamics of the patient’s response to drug effect during general anesthesia

In today’s healthcare paradigm, optimal sedation during anesthesia plays an important role both in patient welfare and in the socio-economic context. For the closed-loop control of general anesthesia, two drugs have proven to have stable, rapid onset times: propofol and remifentanil. These drugs are related to their effect in the bispectral index, a measure of EEG signal. In this paper wavelet time–frequency analysis is used to extract useful information from the clinical signals, since they are time-varying and mark important changes in patient’s response to drug dose. Model based predictive control algorithms are employed to regulate the depth of sedation by manipulating these two drugs. The results of identification from real data and the simulation of the closed loop control performance suggest that the proposed approach can bring an improvement of 9% in overall robustness and may be suitable for clinical practice.

Lean and quality management integration: improvement program implementation in a service company

Lean Thinking is an important pillar in the success of any program of continuous improvement process. Its tools are useful means in the analysis, control and organization of important data for correct decision making in organizations. This project had as main objective the design of a program of quality improvement in Eurico Ferreira, S.A., based on the evaluation of customer satisfaction and the implementation of 5S. Subsequently, we have selected which business area of the company to address. After the selection, there was an initial diagnostic procedure, identifying the various points of improvement to which some tools of Lean Thinking have been applied, in particular Value Stream Mapping and 5S methodology. With the first, we were able to map the current state of the process in which all stakeholders were represented as well as the flow of materials and information throughout the process. The 5S methodology allowed to act on the wastage, identifying and implementing various process improvements.

Controlo postural em adolescentes com défice cognitivo

Introdução: O controlo postural é base do movimento humano, e pode ser estudado através das tarefas como o levantar e o alcance. Nestas, observam-se frequentemente alterações neuromotoras em indivíduos com défice cognitivo. Objetivo: descrever as alterações na relação entre os segmentos corporais na sequência de movimento levantar-para-alcançar, em adolescentes com défice cognitivo, face à aplicação de um programa de intervenção em fisioterapia baseado no Conceito de Bobath/ Tratamento do Neurodesenvolvimento (TND). Métodos: antes e após a intervenção em fisioterapia, filmou-se as vistas lateral e posterior da sequência de movimento de levantar-para-alcançar, a qual foi posteriormente dividida em 5 fases, para a análise observacional e quantitativa. A análise quantitativa foi realizada através da distância entre tragus-acrómio, crista ilíaca-acrómio, espinha ilíaca postero-superior homolateral-T1, ângulos inferiores da omoplata e ângulo inferior da omoplata homolateral-T1, recorrendo-se ao software de Avaliação Postural - SAPo. Face à avaliação inicial e evolução dos participantes foram estabelecidos planos de intervenção, tendo em conta aspectos como o contexto, a tarefa e a motivação. Resultados: no geral, foram detetadas alterações na relação entre os segmentos corporais na análise observacional e quantitativa, após a intervenção. Conclusão: As alterações na relação entre os segmentos corporais poderão indicar uma possível reorganização motora.

Projeto de uma ponte atirantada rodoferroviária sobre o rio Lima, Viana do Castelo

Trabalho académico com o objetivo do autor desenvolver um estudo prévio e um projeto de uma travessia sobre o rio Lima, na cidade de Viana do Castelo constituída por uma ponte de tirantes rodoferroviária. O projeto académico visa, também, desenvolver e compreender: os conceitos básicos, as metodologias de conceção, e o funcionamento de estruturas desse género. O motivo principal da escolha do tema é a necessidade de uma alternativa à ponte Eiffel em Viana do Castelo, e juntando o facto de em Portugal não existir nenhuma obra de arte de tirantes rodoferroviária até ao presente, seria interessante estudar e projetar uma estrutura rodoferroviária de tirantes. Das diversas possibilidades de sistemas estruturais estudados, adotou-se uma ponte que acomodará 4 vias rodoviárias e 2 vias ferroviárias, com um desenvolvimento total de 660 metros, constituída por dois vãos laterais com 165 metros cada um, e com um vão central de 330 metros. A obra de arte será em semi-leque com dois planos de tirantes, ancorados a duas torres de betão em Y invertido de altura aproximadamente de 110 metros. O tabuleiro será duplo misto aço-betão, constituído por duas vigas trianguladas do tipo Warren, e por carlingas, afastadas entre si de 15 metros com secções tubulares metálicas de espessura variável. As carlingas ao nível superior suportam a laje de betão, que constitui a rodovia, e inferiormente, suportam outra laje de betão para a parte ferroviária. O trabalho inicia-se com o enquadramento conceptual geral da envolvente da obra de arte, seguidamente com apresentação da evolução histórica ao longo do tempo das pontes de tirantes, e à apresentação de algumas pontes rodoferroviárias de tirantes. É realizada uma análise preliminar, onde se estudam as restrições, as condicionantes, o local de implantação, e o sistema da configuração geométrica a adotar na conceção estrutural. São descritos todos os tipos de materiais, equipamentos a utilizar, bem como as suas características mecânicas necessárias para o cálculo estrutural. A quantificação das ações e das combinações de cálculo efetuaram-se de acordo com as normas em vigor nacionais e europeias, designadamente os Eurocódigos das várias especialidades e o Regulamento de Segurança e Ações para Estruturas de Edifícios e Pontes. Efetuou-se um pré-dimensionamento e uma otimização de vários sistemas estruturais possíveis de todos os elementos estruturais, tendo em conta variáveis de estudo como a economia e a resistência estrutural das secções, por forma a chegar à solução final. A estrutura foi discretizada e analisada num modelo estático tridimensional num programa de cálculo automático. A análise de resultados foi efetuada longitudinalmente para a verificação dos Estados Limites Últimos e Estados Limites de Utilização dos elementos estruturais que constituem a ponte. Foi ainda efetuada uma estimativa orçamental da ponte no rio Lima na cidade de Viana do Castelo.

Otimização da produção de biogás com recurso a redes neuronais artificiais

Numa Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), são elevados os custos não só de tratamento das águas residuais como também de manutenção dos equipamentos lá existentes, nesse sentido procura-se utilizar processos capazes de transformar os resíduos em produtos úteis. A Digestão Anaeróbia (DA) é um processo atualmente disponível capaz de contribuir para a redução da poluição ambiental e ao mesmo tempo de valorizar os subprodutos gerados. Durante o processo de DA é produzido um gás, o biogás, que pode ser utilizado como fonte de energia, reduzindo assim a dependência energética da ETAR e a emissão de gases com efeito de estufa para a atmosfera. A otimização do processo de DA das lamas é essencial para o aumento da produção de biogás, mas a complexidade do processo constitui um obstáculo à sua otimização. Neste trabalho, aplicaram-se Redes Neuronais Artificiais (RNA) ao processo de DA de lamas de ETAR. RNA são modelos simplificados inspirados no funcionamento das células neuronais humanas e que adquirem conhecimento através da experiência. Quando a RNA é criada e treinada, produz valores de output aproximadamente corretos para os inputs fornecidos. Foi esse o motivo para recorrer a RNA na otimização da produção de biogás no digestor I da ETAR Norte da SIMRIA, usando o programa NeuralToolsTM da PalisadeTM para desenvolvimento das RNA. Para tal, efetuou-se uma análise e tratamento de dados referentes aos últimos quatro anos de funcionamento do digestor. Os resultados obtidos permitiram concluir que as RNA modeladas apresentam boa capacidade de generalização do processo de DA. Considera-se que este caso de estudo é promissor, fornecendo uma boa base para o desenvolvimento de modelos eventualmente mais gerais de RNA que, aplicado conjuntamente com as características de funcionamento de um digestor e o processo de DA, permitirá otimizar a produção de biogás em ETAR.

Media Brokerage: Agent-Based SLA Negotiation

Media content personalisation is a major challenge involving viewers as well as media content producer and distributor businesses. The goal is to provide viewers with media items aligned with their interests. Producers and distributors engage in item negotiations to establish the corresponding service level agreements (SLA). In order to address automated partner lookup and item SLA negotiation, this paper proposes the MultiMedia Brokerage (MMB) platform, which is a multiagent system that negotiates SLA regarding media items on behalf of media content producer and distributor businesses. The MMB platform is structured in four service layers: interface, agreement management, business modelling and market. In this context, there are: (i) brokerage SLA (bSLA), which are established between individual businesses and the platform regarding the provision of brokerage services; and (ii) item SLA (iSLA), which are established between producer and distributor businesses about the provision of media items. In particular, this paper describes the negotiation, establishment and enforcement of bSLA and iSLA, which occurs at the agreement and negotiation layers, respectively. The platform adopts a pay-per-use business model where the bSLA define the general conditions that apply to the related iSLA. To illustrate this process, we present a case study describing the negotiation of a bSLA instance and several related iSLA instances. The latter correspond to the negotiation of the Electronic Program Guide (EPG) for a specific end viewer.

Is There Sufficient Training of Health Care Staff on Noise Reduction in Neonatal Intensive Care Units? a Pilot Study From NeoNoise Project

Evidence indicates that exposure to high levels of noise adversely affects human health, and these effects are dependent upon various factors. In hospitals, there are many sources of noise, and high levels exert an impact on patients and staff, increasing both recovery time and stress, respectively. The goal of this pilot study was to develop, implement and evaluate the effectiveness of a training program (TP) on noise reduction in a Neonatal Intensive Care Units (NICU) by comparing the noise levels before and after the implementation of the program. A total of 79 health professionals participated in the study. The measurements of sound pressure levels took into account the layout of the unit and location of the main sources of noise. General results indicated that LAeq levels before implementation of the training program were often excessive, ranging from 48.7 ± 2.94 dBA to 71.7 ± 4.74 dBA, exceeding international guidelines. Similarly following implementation of the training program noise levels remained unchanged (54.5 ± 0.49 dBA to 63.9 ± 4.37 dBA), despite a decrease in some locations. There was no significant difference before and after the implementation of TP. However a significant difference was found for Lp, Cpeak, before and after training staff, suggesting greater care by healthcare professionals performing their tasks. Even recognizing that a TP is quite important to change behaviors, this needs to be considered in a broader context to effectively control noise in the NICU.

Effects of a home-based exercise program in body composition, abdominal fat and lipid profile in patients with coronary artery disease

Introduction: Coronary artery disease and aging seems to be associated with a sedentary lifestyle, contributing to increased abdominal fat and consequently metabolic complications. The exercise can break this cycle by stimulating lipolysis and the use of fatty acids. In Europe there is still a lack of cardiac rehabilitation programmes in hospitals, therefore, this study aims to demonstrate the advantages of implementing home-based exercise programmes, as well as, their effects on cardiovascular prevention. This study analyzed the effects of a home-based exercise programme, in patients with coronary artery disease (myocardial infarction for 1 year), in body composition, abdominal fat, lipid profile. Methods: An ongoing randomized controlled trial with a sample of 20 participants were randomly allocated to intervention (n = 10) and control groups (n = 10). Intervention group performed a specific exercise programme during 8 weeks, consisting of ten home based exercises taking into account flexibility, muscle endurance and strength as well as cardiovascular endurance. Skinfolds thickness were measure to calculate the percentage of total fat: Skinfolds used were suprailiac, abdominal horizontal and vertical. Body mass index calculation and blood tests for lipidic profile were performed. Results: After eight weeks the intervention group decreased significantly the percentage of total fat (p < 0.05), the suprailiac skinfold (p < 0.05), the abdominal horizontal and vertical skinfold (p < 0.05) when compared with control group. In the intervention group it was observed after 8 weeks a significant decrease in body mass index, LDL-cholesterol and triglycerides. Conclusions: Home-based exercise programme influenced body composition, abdominal fat and lipid profile. These results highlight the importance of implementing home based exercises that are easy and cheap to implement in cardiac patients, in order to promote health and reduce cardiovascular risk factors.

Factors that Influence Adherence to Exercise among Patients Attending a Cardiac Rehabilitation Program

Objective: The aim of this study was to compare the factors of adherence to physical activity in subjects attending a cardiac rehabilitation program, and subjects who have withdrawal this same program using the Transtheoretical Model of behavior change. Methods: We conducted an observational, cross sectional type study, with a sample of 33 individuals (15 currently participating in the Cardiac Rehabilitation Program and 18 who no more attended the same program), with the questionnaires being personally delivered or sent by mail. For data analysis, we used the computer program SPSS® version 16.0. The significance level was set at 0.05. Results: There were no significant differences in the states of Change, Self-efficacy, Decisional Balance and Change Processes in both groups. We obtained a high Spearman correlation between States of Change and Self-efficacy (r2 = 0.778) and the Pros (r2 = 0.764) and Againsts (r2 = -0.744) in Decisional Balance. However, there were no significant evidence to affirm that States of Change and experiential processes of change (p = 0.465) andbehavioral (p = 0.300) had a correlation. A relationship was found, in terms of proportions between physical activity incorporated or not in a Cardiac Rehabilitation Program and age (p = 0.003), occupation (p = 0.010) and the entity paying the costs of program (p = 0.027). Conclusion: It was concluded that perceived self-efficacy and Pros and Againsts of the Decisional Balance are related to adherence to physical activity. Results also point out that age, profession and the entity paying the costs of the program influences the dropout of Cardiac Rehabilitation Programs.