Inspecção, diagnóstico e projecto no âmbito da reabilitação de edifícios antigos do Porto

Mestre em Engenharia Civil - Especialização em Estruturas

Diagnóstico Energético e Modelação Energética de uma Piscina Municipal

Mestrado em Engenharia Mecânica – Ramo Energia

Híper-heurísticas com aprendizagem

A otimização nos sistemas de suporte à decisão atuais assume um carácter fortemente interdisciplinar relacionando-se com a necessidade de integração de diferentes técnicas e paradigmas na resolução de problemas reais complexos, sendo que a computação de soluções ótimas em muitos destes problemas é intratável. Os métodos de pesquisa heurística são conhecidos por permitir obter bons resultados num intervalo temporal aceitável. Muitas vezes, necessitam que a parametrização seja ajustada de forma a permitir obter bons resultados. Neste sentido, as estratégias de aprendizagem podem incrementar o desempenho de um sistema, dotando-o com a capacidade de aprendizagem, por exemplo, qual a técnica de otimização mais adequada para a resolução de uma classe particular de problemas, ou qual a parametrização mais adequada de um dado algoritmo num determinado cenário. Alguns dos métodos de otimização mais usados para a resolução de problemas do mundo real resultaram da adaptação de ideias de várias áreas de investigação, principalmente com inspiração na natureza - Meta-heurísticas. O processo de seleção de uma Meta-heurística para a resolução de um dado problema é em si um problema de otimização. As Híper-heurísticas surgem neste contexto como metodologias eficientes para selecionar ou gerar heurísticas (ou Meta-heurísticas) na resolução de problemas de otimização NP-difícil. Nesta dissertação pretende-se dar uma contribuição para o problema de seleção de Metaheurísticas respetiva parametrização. Neste sentido é descrita a especificação de uma Híperheurística para a seleção de técnicas baseadas na natureza, na resolução do problema de escalonamento de tarefas em sistemas de fabrico, com base em experiência anterior. O módulo de Híper-heurística desenvolvido utiliza um algoritmo de aprendizagem por reforço (QLearning), que permite dotar o sistema da capacidade de seleção automática da Metaheurística a usar no processo de otimização, assim como a respetiva parametrização. Finalmente, procede-se à realização de testes computacionais para avaliar a influência da Híper- Heurística no desempenho do sistema de escalonamento AutoDynAgents. Como conclusão genérica, é possível afirmar que, dos resultados obtidos é possível concluir existir vantagem significativa no desempenho do sistema quando introduzida a Híper-heurística baseada em QLearning.

Integração de aplicações Web 2.0 e sistemas de gestão de conteúdos em ambientes pessoais de aprendizagem

A utilização de aplicações Web 2.0 no processo ensino/aprendizagem tem vindo a intensificar-se nos últimos tempos, mais por iniciativas individuais de docentes e estudantes do que por estratégia das Instituições de Ensino. Este artigo apresenta um projecto já em curso que consiste na implementação de uma plataforma de criação de ambientes de aprendizagem controlados pelos estudantes, integrando aplicações Web 2.0 e sistemas de gestão de conteúdos. A plataforma permitirá a utilização segura de conteúdos criados em aplicações Web 2.0, no processo de avaliação, possibilitando a sua publicação na infra-estrutura controlada pela Instituição de Ensino Superior, contribuindo assim para a adequação do binómio ensino/aprendizagem ao novo paradigma implicado no processo de Bolonha.

Aplicações da Web social como complemento da aprendizagem no ensino superior: um caso de estudo

A mudança de paradigma imposta pelo Processo de Bolonha, em que o aluno passa a ser responsável pela sua aprendizagem, e uma nova geração de estudantes universitários com maiores aptidões tecnológicas, representam um enorme desafio para as Instituições de Ensino Superior. A utilização no ensino, de novos conceitos da Web Social, suportados por aplicações habitualmente designadas de Web 2.0, com as quais estes novos estudantes se sentem à-vontade, poderá trazer benefícios em termos de motivação, frequência e qualidade do envolvimento nas actividades académicas. Neste artigo é apresentada uma experiência pedagógica envolvendo uma plataforma de ensino a distância e aplicações centradas na Web, cujos resultados permitem perspectivar de que a utilização conjunta deste tipo de aplicações poderão contribuir significativamente para que os alunos do ensino superior obtenham competências diferenciadas em domínios habitualmente deficitários.

Plataformas de conteúdos e aplicações Web 2.0: impacto da sua utilização no processo ensino/aprendizagem em instituições de ensino superior

Tirando partido da crescente popularidade das aplicações Web 2.0, o presente trabalho pretende avaliar o impacto da utilização conjunta destas aplicações com plataformas de conteúdos no processo de ensino/aprendizagem em instituições de ensino superior.

Utilização do Kinect no apoio ao ensino/ aprendizagem dos fundamentos da Matemática

A interação humano-computador passou a desempenhar um papel fundamental no mundo atual. Esta forma de comunicar continua a evoluir, introduzindo novas formas de interação, como por exemplo, a interação natural. Este estilo de interação começou por estar presente na área de jogos. No entanto, atualmente está a ser explorada noutras áreas. Esta dissertação tem como propósito investigar a utilidade das interfaces naturais encontradas em consolas de jogos e conjugar com a área educativa, nomeadamente, o ensino e a aprendizagem dos fundamentos de Matemática. O desenvolvimento deste projeto baseou-se no estudo dos conteúdos programáticos de Matemática referentes ao 1º ciclo do ensino básico, de várias aplicações já existentes que estão relacionadas com o tema abordado e de alguns dispositivos de interação natural. De forma a avaliar a ideia proposta, foi desenvolvido um protótipo, designado Matemática Interativa, no sentido de permitir ao utilizador enriquecer a aprendizagem e também o interesse pela disciplina. São descritas, de uma forma mais aprofundada, as funcionalidades do dispositivo escolhido, o Kinect, de modo a tirar proveito das suas potencialidades e desenvolver um motor de reconhecimento de gestos e respetiva avaliação. Por fim, é feita uma discussão dos resultados de uma avaliação de usabilidade com o objetivo de validar a aplicação Matemática Interativa. Os resultados desta avaliação sugerem que a aplicação foi bem-sucedida e revelam ainda capacidades de melhoria.

Simulador em Realidade Virtual para Aprendizagem da Física

A forma como aprendemos depende do contexto tecnológico e sociocultural que nos rodeia, actualmente a inclusão de tecnologia recente na sala de aula não é mais considerada opcional, mas sim uma necessidade pois a forma como o aluno aprende está em constante evolução. Tendo em atenção esta necessidade, foi desenvolvido no decorrer desta tese um simulador em realidade virtual que utiliza comandos/interfaces hápticos. O objectivo deste simulador é ensinar conceitos de física de forma interactiva. Os dispositivos hápticos permitem adicionar o sentido táctil ou de toque à interacção entre homem e máquina, permitindo assim aceder a novas sensações relativas ao seu uso nomeadamente com objectivos de aprendizagem. O simulador desenvolvido designado por “Forces of Physics” aborda três tipos de forças da física: forças de atrito, forças gravitacionais e forças aerodinâmicas. Cada tipo de força corresponde a um módulo do simulador contendo uma simulação individual em que são explicados conceitos específicos dessa força num ambiente visual estimulante e com uma interacção mais realista devido à inclusão do dispositivo háptico Novint Falcon. O simulador foi apresentado a vários utilizadores bem como á comunidade científica através de apresentações em conferências. A avaliação foi realizada com recurso a um questionário com dez perguntas, cinco de sobre aprendizagem e cinco sobre a utilização, tendo sido preenchido por 14 utilizadores. O simulador obteve uma boa recepção por parte dos utilizadores, tendo vários utilizadores expressado as suas opiniões sobre estado actual do simulador, do futuro do mesmo e da respectiva validade para uso na sala de aula.

Inspeção, Diagnóstico e Reparação de Estruturas de Betão Armado

O mercado da reabilitação de estruturas em Portugal está em voga, sendo um nicho de mercado com evolução galopante nos últimos anos fruto da consciencialização das entidades responsáveis, assim como das necessidades de intervir no parque edificado cada vez mais degradado, resultando num estímulo para o mercado da construção face ao seu estado atual. As causas associadas à degradação prematura dos materiais estruturais resultam de erros de conceção e execução, assim como do facto de muitas estruturas de betão armado do parque habitacional edificado nas décadas de 60 e 70, estarem a atingir o fim do seu período de vida útil. Na avaliação do estado de degradação de estruturas de betão armado aconselha-se a utilização de ensaios não destrutivos, uma vez que permitem efetuar um diagnóstico com resultados positivos salvaguardando a integridade da estrutura. A norma EN 1504“Produtos e Sistemas para a proteção e reparação de estruturas de betão” estipula os procedimentos de execução, as características dos materiais mais adequados a cada tipo de projeto, assim como a divisão do seu encadeamento em 5 fases. O caso prático apresentado é um edifício de prestação de serviços municipais, tendo sido aplicado com o maior rigor possível as fases de inspeção, diagnóstico, deliberação e reparação. Foi efetuada uma fase de diagnóstico, de carácter visual assim como de caracterização física dos elementos estruturais em betão armado através de ensaios “in situ”. A estrutura avaliada apresenta debilidades e um estado de degradação acelerado, pelo que urge uma intervenção de reparação por forma a repor a estrutura com as características da sua conceção, salvaguardando a segurança das pessoas e bens.

Nova Técnica de Imagem no Diagnóstico da Patologia Mamária - Tomossíntese Mamária

O cancro da mama é uma das patologias mais frequentes nas mulheres, à qual está associada uma elevada taxa de mortalidade. Sabe-se que à detecção, diagnóstico e tratamento precoce desta patologia, está associada uma elevada taxa de sobrevivência. Estas premissas tornam a detecção e o diagnóstico desta patologia, de importância central. A mamografia é o exame “gold standard” para o rastreio e diagnóstico do cancro da mama. Os sistemas convencionais de mamografia já demonstraram a sua mais valia na detecção de cancro da mama e de outras patologias mamárias, no entanto têm vindo a ser substituídos por sistemas digitais. A utilização da mamografia digital, aumentou a exactidão diagnóstica, especialmente em mulheres que apresentam elevada densidade do parenquima mamário. Apesar deste avanço, a natureza bidimensional da mamografia traduz-se numa imagem sobreposta dos tecidos da mama, o que dificulta, não raras vezes, a visualização de patologia, criando sérios obstáculos à sua detecção e diagnóstico. A tomossíntese mamária surge como uma técnica inovadora que, pela aquisição de dados tridimensionais, elimina ou reduz a sobreposição dos tecidos, disponibilizando informação mais detalhada e aumentando a sensibilidade e especificidade da mamografia. Esta técnica tem sido alvo de múltiplos estudos, contudo, o seu papel para uma possível integração na prática clínica não está, ainda, perfeitamente esclarecido. Este trabalho pretende dar a conhecer o “estado da arte” da Tomossíntese Mamária e toda a tecnologia que lhe está subjacente, os benefícios clínicos que da mesma podem advir e ainda os desafios inerentes à sua implementação na prática clínica. No desenvolvimento deste trabalho, utilizou-se uma metodologia científica baseada na revisão bibliográfica de conceitos inerentes à Tomossíntese mamária, através da selecção de artigos científicos e livros de referência na área em estudo, e ainda à exposição ilustrativa de casos que fundamentam o potencial desta técnica.

Imunossensores Eletroquímicos para o Diagnóstico Precoce e Descentralizado do Cancro da Mama

O cancro é uma das principais causas de morte em todo o mundo. Entre as mulheres, o cancro da mama é o mais frequente. A deteção precoce do cancro é de extrema importância na medida em que pode aumentar as possibilidades de cura dos pacientes e contribuir para a diminuição da taxa de mortalidade desta doença. Um método que tem contribuído para a deteção precoce do cancro é a análise de biomarcadores. Biomarcadores associados ao cancro da mama, como o Recetor 2 do Fator de Crescimento Epidérmico Humano (HER2) e o Antigénio Carbohidratado 15-3 (CA 15-3), podem ser detetados através de dispositivos como os biossensores. Neste trabalho foram desenvolvidos dois imunossensores eletroquímicos para a análise de HER2 e CA 15-3. Para ambos os sensores foram utilizados, como transdutores, elétrodos serigrafados de carbono. A superfície destes transdutores foi nanoestruturada com nanopartículas de ouro. Foram realizados imunoensaios não-competitivos (do tipo sandwich) em ambos os imunossensores, cuja estratégia consistiu na (i) imobilização do respetivo anticorpo de captura na superfície nanoestruturada dos elétrodos, (ii) bloqueio da superfície com caseína, (iii) incubação com uma mistura do analito (HER2 ou CA 15-3) e o respetivo anticorpo de deteção biotinilado, (iv) adição de estreptavidina conjugada com fosfatase alcalina (S-AP; a AP foi utilizada como marcador enzimático), (v) adição de uma mistura do substrato enzimático (3-indoxil fosfato) e nitrato de prata, e (vi) deteção do sinal analítico através da redissolução anódica, por voltametria de varrimento linear, da prata depositada enzimaticamente. Com as condições experimentais otimizadas, foi estabelecida a curva de calibração para a análise de HER2 em soro, entre 15 e 100 ng/mL, obtendo-se um limite de deteção de 4,4 ng/mL. Para o CA 15-3 a curva de calibração (em solução aquosa) foi estabelecida entre 15 e 250 U/mL, obtendo-se um limite de deteção de 37,5 U/mL. Tendo em conta o valor limite (cutoff value) estabelecido para o HER2 (15 ng/mL) pode-se comprovar a possível utilidade do imunossensor desenvolvido para o diagnóstico precoce e descentralizado do cancro da mama. No caso do CA 15-3 serão necessários estudos adicionais para se poder avaliar a utilidade do imunossensor para o diagnóstico do cancro da mama.

Manutenção e diagnóstico de avarias em motores de indução trifásicos.

Os motores de indução trifásicos são usados na maioria dos sistemas eletromecânicos, pelo que a sua manutenção reveste-se de enorme importância. A monitorização contínua dos equipamentos é o elemento chave dos atuais sistemas de manutenção condicionada. A análise espectral da corrente absorvida pelo motor está muito implantada na indústria, mas apresenta várias limitações. Diversos métodos de deteção e diagnóstico de avarias têm sido desenvolvidos, baseados nas múltiplas grandezas que caracterizam o funcionamento do motor. A análise no domínio das frequências, com recurso a técnicas de processamento digital de sinal, tem sido bastante explorada. Este artigo pretende focar-se nas principais causas e métodos de diagnóstico de avarias no estator e rotor dos motores de indução.

Análise do potencial de aprendizagem em ambiente de sala de espera. Proposta de protótipo

Sempre que temos necessidade de nos deslocarmos a uma instituição de saúde para uma consulta ou para um exame clínico, somos sistematicamente obrigados a esperar num local para o efeito onde se encontram, por norma, outros utentes e/ou pacientes em espera. Este local é tradicionalmente denominado como sala de espera, na qual são normalmente disponibilizadas revistas e jornais com o intuito de proporcionar aos utentes alguma distração enquanto aguardam pela consulta. Este tempo de espera costuma provocar e despoletar um “turbilhão” de sensações durante esse período, que podem mesmo chegar a ser antagónicas. Estes espaços de espera têm evoluído verificando-se a inclusão de elementos tecnológicos, com o intuito de tornar o “ato de espera” menos pesado e mais agradável para os seus utentes. A inclusão de televisões evidenciou uma evolução no processo de descontração do paciente em espera, passando de um espaço onde inicialmente a informação e/ou meios de distração se baseava apenas em revistas ou jornais. De acordo com a evidente evolução tecnológica e a banalização do acesso à Internet, pretendeu-se investigar a possibilidade de proporcionar, aos utentes em espera, uma aprendizagem (ainda que momentânea) através da transmissão de informação útil sobre a área da saúde (informação de carácter geral ou específico). Para o efeito, analisou-se a possibilidade deste tipo de espaços poderem usufruir de equipamentos tecnológicos como, por exemplo, computadores ou ecrãs informativos interativos e aferir as facilidades de acesso à Internet. Neste âmbito, procurou-se ainda evidenciar e demonstrar a importância do espaço da sala de espera, analisando quais as suas principais funções e como são atualmente utilizadas. A análise a este tipo de espaço e às suas caraterísticas permitiu efetuar uma caracterização de possíveis tipologias de sala de espera. Para além disso, efetuou-se um estudo para analisar de que forma se poderia dinamizar este espaço, tendo sempre presente o paciente em espera como centro de atenções, visto que é ele o principal utilizador deste tipo de espaço. Posteriormente idealizou-se e desenvolveu-se um protótipo, com o intuito de investigar a possibilidade de proporcionar a transmissão de conhecimento adicional (“educar”) através da transmissão de informação útil aos pacientes (por exemplo, sobre tratamentos e/ou doenças), difundindo-a nos ecrãs disponíveis na sala de espera. Por fim, avaliou-se o seu potencial para validar se é possível e útil aprender durante a espera.

Selection Constructive based Hyper-heuristic for Dynamic Scheduling

A função de escalonamento desempenha um papel importante nos sistemas de produção. Os sistemas de escalonamento têm como objetivo gerar um plano de escalonamento que permite gerir de uma forma eficiente um conjunto de tarefas que necessitam de ser executadas no mesmo período de tempo pelos mesmos recursos. Contudo, adaptação dinâmica e otimização é uma necessidade crítica em sistemas de escalonamento, uma vez que as organizações de produção têm uma natureza dinâmica. Nestas organizações ocorrem distúrbios nas condições requisitos de trabalho regularmente e de forma inesperada. Alguns exemplos destes distúrbios são: surgimento de uma nova tarefa, cancelamento de uma tarefa, alteração na data de entrega, entre outros. Estes eventos dinâmicos devem ser tidos em conta, uma vez que podem influenciar o plano criado, tornando-o ineficiente. Portanto, ambientes de produção necessitam de resposta imediata para estes eventos, usando um método de reescalonamento em tempo real, para minimizar o efeito destes eventos dinâmicos no sistema de produção. Deste modo, os sistemas de escalonamento devem de uma forma automática e inteligente, ser capazes de adaptar o plano de escalonamento que a organização está a seguir aos eventos inesperados em tempo real. Esta dissertação aborda o problema de incorporar novas tarefas num plano de escalonamento já existente. Deste modo, é proposta uma abordagem de otimização – Hiper-heurística baseada em Seleção Construtiva para Escalonamento Dinâmico- para lidar com eventos dinâmicos que podem ocorrer num ambiente de produção, a fim de manter o plano de escalonamento, o mais robusto possível. Esta abordagem é inspirada em computação evolutiva e hiper-heurísticas. Do estudo computacional realizado foi possível concluir que o uso da hiper-heurística de seleção construtiva pode ser vantajoso na resolução de problemas de otimização de adaptação dinâmica.