Some applications of fractional calculus in engineering

Fractional Calculus FC goes back to the beginning of the theory of differential calculus. Nevertheless, the application of FC just emerged in the last two decades, due to the progress in the area of chaos that revealed subtle relationships with the FC concepts. In the field of dynamical systems theory some work has been carried out but the proposed models and algorithms are still in a preliminary stage of establishment. Having these ideas in mind, the paper discusses FC in the study of system dynamics and control. In this perspective, this paper investigates the use of FC in the fields of controller tuning, legged robots, redundant robots, heat diffusion, and digital circuit synthesis.

Hand gesture recognition system based in computer vision and machine learning : applications on human-machine interaction

Sendo uma forma natural de interação homem-máquina, o reconhecimento de gestos implica uma forte componente de investigação em áreas como a visão por computador e a aprendizagem computacional. O reconhecimento gestual é uma área com aplicações muito diversas, fornecendo aos utilizadores uma forma mais natural e mais simples de comunicar com sistemas baseados em computador, sem a necessidade de utilização de dispositivos extras. Assim, o objectivo principal da investigação na área de reconhecimento de gestos aplicada à interacção homemmáquina é o da criação de sistemas, que possam identificar gestos específicos e usálos para transmitir informações ou para controlar dispositivos. Para isso as interfaces baseados em visão para o reconhecimento de gestos, necessitam de detectar a mão de forma rápida e robusta e de serem capazes de efetuar o reconhecimento de gestos em tempo real. Hoje em dia, os sistemas de reconhecimento de gestos baseados em visão são capazes de trabalhar com soluções específicas, construídos para resolver um determinado problema e configurados para trabalhar de uma forma particular. Este projeto de investigação estudou e implementou soluções, suficientemente genéricas, com o recurso a algoritmos de aprendizagem computacional, permitindo a sua aplicação num conjunto alargado de sistemas de interface homem-máquina, para reconhecimento de gestos em tempo real. A solução proposta, Gesture Learning Module Architecture (GeLMA), permite de forma simples definir um conjunto de comandos que pode ser baseado em gestos estáticos e dinâmicos e que pode ser facilmente integrado e configurado para ser utilizado numa série de aplicações. É um sistema de baixo custo e fácil de treinar e usar, e uma vez que é construído unicamente com bibliotecas de código. As experiências realizadas permitiram mostrar que o sistema atingiu uma precisão de 99,2% em termos de reconhecimento de gestos estáticos e uma precisão média de 93,7% em termos de reconhecimento de gestos dinâmicos. Para validar a solução proposta, foram implementados dois sistemas completos. O primeiro é um sistema em tempo real capaz de ajudar um árbitro a arbitrar um jogo de futebol robótico. A solução proposta combina um sistema de reconhecimento de gestos baseada em visão com a definição de uma linguagem formal, o CommLang Referee, à qual demos a designação de Referee Command Language Interface System (ReCLIS). O sistema identifica os comandos baseados num conjunto de gestos estáticos e dinâmicos executados pelo árbitro, sendo este posteriormente enviado para um interface de computador que transmite a respectiva informação para os robôs. O segundo é um sistema em tempo real capaz de interpretar um subconjunto da Linguagem Gestual Portuguesa. As experiências demonstraram que o sistema foi capaz de reconhecer as vogais em tempo real de forma fiável. Embora a solução implementada apenas tenha sido treinada para reconhecer as cinco vogais, o sistema é facilmente extensível para reconhecer o resto do alfabeto. As experiências também permitiram mostrar que a base dos sistemas de interação baseados em visão pode ser a mesma para todas as aplicações e, deste modo facilitar a sua implementação. A solução proposta tem ainda a vantagem de ser suficientemente genérica e uma base sólida para o desenvolvimento de sistemas baseados em reconhecimento gestual que podem ser facilmente integrados com qualquer aplicação de interface homem-máquina. A linguagem formal de definição da interface pode ser redefinida e o sistema pode ser facilmente configurado e treinado com um conjunto de gestos diferentes de forma a serem integrados na solução final.

Anotação colaborativa de conteúdos utilizando jogos com propósito

Com o crescimento da informação disponível na Web, arquivos pessoais e profissionais, protagonizado tanto pelo aumento da capacidade de armazenamento de dados, como pelo aumento exponencial da capacidade de processamento dos computadores, e do fácil acesso a essa mesma informação, um enorme fluxo de produção e distribuição de conteúdos audiovisuais foi gerado. No entanto, e apesar de existirem mecanismos para a indexação desses conteúdos com o objectivo de permitir a pesquisa e acesso aos mesmos, estes apresentam normalmente uma grande complexidade algorítmica ou exigem a contratação de pessoal altamente qualificado, para a verificação e categorização dos conteúdos. Nesta dissertação pretende-se estudar soluções de anotação colaborativa de conteúdos e desenvolver uma ferramenta que facilite a anotação de um arquivo de conteúdos audiovisuais. A abordagem implementada é baseada no conceito dos “Jogos com Propósito” (GWAP – Game With a Purpose) e permite que os utilizadores criem tags (metadatos na forma de palavras-chave) de forma a atribuir um significado a um objecto a ser categorizado. Assim, e como primeiro objectivo, foi desenvolvido um jogo com o propósito não só de entretenimento, mas também que permita a criação de anotações audiovisuais perante os vídeos que são apresentados ao jogador e, que desta forma, se melhore a indexação e categorização dos mesmos. A aplicação desenvolvida permite ainda a visualização dos conteúdos e metadatos categorizados, e com o objectivo de criação de mais um elemento informativo, permite a inserção de um like num determinado instante de tempo do vídeo. A grande vantagem da aplicação desenvolvida reside no facto de adicionar anotações a pontos específicos do vídeo, mais concretamente aos seus instantes de tempo. Trata-se de uma funcionalidade nova, não disponível em outras aplicações de anotação colaborativa de conteúdos audiovisuais. Com isto, o acesso aos conteúdos será bastante mais eficaz pois será possível aceder, por pesquisa, a pontos específicos no interior de um vídeo.

Sistema Multi-Agente de prestação de serviços de seguimento adaptados aos requisitos do utilizador

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Área de Especialização de Telecomunicações

Climbing robots: a survey of technologies and applications

The interest in the development of climbing robots is growing rapidly. Motivations are typically to increase the operation efficiency by obviating the costly assembly of scaffolding or to protect human health and safety in hazardous tasks. Climbing robots are starting to be developed for applications ranging from cleaning to inspection of difficult to reach constructions. These robots should be capable of travelling on different types of surfaces, with varying inclinations, such as floors, walls, ceilings, and to walk between such surfaces. Furthermore, these machines should be capable of adapting and reconfiguring for various environment conditions and to be self-contained. Regarding the adhesion to the surface, they should be able to produce a secure gripping force using a light-weight mechanism. This paper presents a survey of different applications and technologies proposed for the implementation of climbing robots.

Discretization of complex-order algorithms for control applications

In this article we describe several methods for the discretization of the differintegral operator sa, where α = u + jv is a complex value. The concept of the conjugated-order differintegral is also introduced, which enables the use of complex-order differintegrals while still producing real-valued time responses and transfer functions. The performance of the resulting approximations is analysed in both the time and frequency domains. Several results are presented that demonstrate its utility in control system design.

Remote experimentation: integrating research, education, and industrial application

This paper presents a low-cost scaled model of a silo for drying and airing cereal grains. It allows the control and monitor of several parameters associated to the silo's operation, through a remote accessible infrastructure. The scaled model consists of a 2.50 m wide × 2.10 m long plant with all control and monitor capacities provided by micro-Web servers. An application running on the micro-Web servers enables storing all parameters in a data basis for later analysis. The implemented model aims to support a remote experimentation facility for technological education, research-oriented tutorials, and industrial applications. Given the low-cost requirement, this remote facility can be easily replicated in other institutions to support a network of remote labs, which encompasses the concurrent access of several users (e.g. students).

Schem@Doc: a web-based XML schema visualizer

XML Schema is one of the most used specifications for defining types of XML documents. It provides an extensive set of primitive data types, ways to extend and reuse definitions and an XML syntax that simplifies automatic manipulation. However, many features that make XML Schema Definitions (XSD) so interesting also make them rather cumbersome to read. Several tools to visualize and browse schema definitions have been proposed to cope with this issue. The novel approach proposed in this paper is to base XSD visualization and navigation on the XML document itself, using solely the web browser, without requiring a pre-processing step or an intermediate representation. We present the design and implementation of a web-based XML Schema browser called schem@Doc that operates over the XSD file itself. With this approach, XSD visualization is synchronized with the source file and always reflects its current state. This tool fits well in the schema development process and is easy to integrate in web repositories containing large numbers of XSD files.

Sistemas de prevenção de cuidados de saúde

A tomada de decisão na saúde pode-se tornar um processo complexo e moroso. A complexidade associada ao processo de decisão na saúde advém da diversidade de opções clinicamente razoáveis, ou seja, nenhuma opção se sobrepõem _a outra, visto que cada uma possui os seus riscos e benefícios, que são normalmente interpretados de modo diferente entre os indivíduos. Desta forma, cabe ao paciente e _a sua equipa médica optarem pela opção que melhor se enquadra na situação clínica do paciente Para tornar este processo menos complexo, cada vez mais se utiliza as chamadas "ferramentas de decisão", que se caraterizam por fornecer informação sobre as diferentes opções clínicas, traduzindo-se numa diminuição da dificuldade da tomada de decisão. De uma forma geral, as ferramentas de decisão são desenvolvidas com o intuito de facilitar a tomada de decisão, através do aumento do conhecimento científico sobre um determinado problema (tomada de decisão informada) e uma mudança de atitude do paciente face aos seus cuidados de saúde. Na realização da presente dissertação foi desenvolvido um sistema de informação na web, que engloba informação relativa ao rastreio do cancro da próstata. Este sistema também surge acoplado a um conjunto de componentes de decisão, que têm como objetivo auxiliar os indivíduos no processo de decisão para a realização do rastreio do cancro da próstata, assim como a prevenção de doenças relacionadas com a próstata. A implementação desta aplicação web teve como base as necessidades do indivíduo, ou seja informações clínicas sobre possíveis riscos e benefícios associados ao rastreio, assim como fornecer uma maior interatividade com o utilizador. A primeira versão da aplicação já foi testada e avaliada através da participação de um conjunto de indivíduos que compõem o público-alvo para este tipo de aplicações. Os resultados obtidos permitiram concluir que os requisitos definidos para esta aplicação, permitem o aumento do conhecimento do indivíduo e o auxílio na tomada de decisão para a realização do rastreio do cancro da próstata.

Using mobile device detection approaches to augment the accuracy of web delivery content

Recent studies of mobile Web trends show a continuous explosion of mobile-friendly content. However, the increasing number and heterogeneity of mobile devices poses several challenges for Web programmers who want to automatically get the delivery context and adapt the content to mobile devices. In this process, the devices detection phase assumes an important role where an inaccurate detection could result in a poor mobile experience for the enduser. In this paper we compare the most promising approaches for mobile device detection. Based on this study, we present an architecture for a system to detect and deliver uniform m-Learning content to students in a Higher School. We focus mainly on the devices capabilities repository manageable and accessible through an API. We detail the structure of the capabilities XML Schema that formalizes the data within the devices capabilities XML repository and the REST Web Service API for selecting the correspondent devices capabilities data according to a specific request. Finally, we validate our approach by presenting the access and usage statistics of the mobile web interface of the proposed system such as hits and new visitors, mobile platforms, average time on site and rejection rate.

Web marketing: desenvolvimento de uma presença online para uma unidade hoteleira – Projeto Oporto Invictus Hostel

O hotel, para muitos autores, tem como função oferecer abrigo para quem está distante da sua casa e atender às suas necessidades básicas. A hotelaria tem como função básica alojar as pessoas que estão longe da sua residência e que precisam de um quarto com uma cama para dormir e uma casa de banho (Duarte, 1996). Para Beni (2003), um hotel, além de ter a função básica de alojar, tem uma característica que nenhum outro estabelecimento comercial possui, que é o facto de o consumidor se deslocar até ao hotel para poder utilizar os serviços disponíveis. Outra característica muito especifica da atividade hoteleira, é o facto de o atendimento ser o mais importante na hora da prestação do serviço. O Hostel é uma designação muito usada atualmente como sinónimo de albergue. É um tipo de unidade hoteleira que se caracteriza pelos preços convidativos e pela possibilidade de socialização dos hóspedes, onde cada hóspede pode arrendar uma cama ou beliche, num dormitório partilhado, com casa de banho, lavandaria e, por vezes, cozinha, também em regime partilhado. Os Hostels são geralmente económicos praticando preços intitulados low-­‐cost. Definir uma estratégia para a Internet é hoje um imperativo para qualquer organização que pretenda utilizar este canal de comunicação para promover a sua atividade. As unidades hoteleiras também não são exceção; a necessidade de comunicar com os públicos alvo no sentido de aumentarem a captação de turistas exige uma presença na Internet que consiga simultaneamente informar e motivar à escolha pelos serviços prestados. A Internet evidencia um incontornável potencial informativo e comunicativo em questões de rapidez de circulação: número de pessoas que atinge e áreas geográficas que abarca; e devido às suas características de imaterialidade, instantaneidade e multimédia, democratiza o acesso à informação e a determinados tipos de bens, facilita a comunicação entre pessoas e instituições e universaliza as oportunidades, eliminando as barreiras espaciais, geográficas e temporais (Balsa, 2007). Rapidamente as unidades hoteleiras se aperceberam das vantagens e potencialidades da Internet: rápida, imediata, económica, integrada no dia-­‐a-­‐dia de trabalho e lazer e acessível a um cada vez maior número de pessoas. A nível geral, mas com especial incidência no caso das unidades hoteleiras, a Internet apresenta inúmeras vantagens ao nível da estruturação da informação em bases de dados e da sua apresentação dinâmica, tirando partido da inclusão de objetos multimédia em páginas HTML. Os objetos multimédia podem incluir áudio, vídeo,animações em tecnologia Flash e mesmo animações 3D tornando a visita a um sítio Web com este tipo de conteúdos, uma experiência muito gratificante. Por sua vez, a interatividade, característica do próprio funcionamento das páginas Web, facilita a interação entre a unidade hoteleira e o visitante. A interatividade permite ou facilita uma relação ativa entre o utilizador e o hotel. O utilizador passa de espectador passivo a interveniente ativo no processo de consulta da informação. Na web, os avanços tecnológicos têm sido constantes. Em 1980, Alvin Toffler’s no seu bestseller ‘The Third Wave’ previu um novo tipo de consumidor a quem chamou de ‘prosumer’ e que seria um misto de DIY (do-­it-­yourself) produtor e consumidor em mercados offline (Toffler, 1980). Foi sem dúvida de uma grande visão, mas sem os recentes avanços na web e nas tecnologias digitais, a maioria dos utilizadores não poderia ter dado o salto de espectador passivo para ator que participa ativamente na construção da web (Shuen, 2008). O aparecimento das redes sociais que permitem criar comunidades com interesses afins, o desenvolvimento de plataformas como o Youtube.com para a partilha de vídeos, a vulgarização de plataformas como o flickr.com para a partilha de imagens constituíram marcos determinantes para aquilo a que se designa por WEB 2.0 (tecnologia do século XXI). Enquanto no tempo da WEB 1.0 (tecnologia dos anos 90) os sites eram essencialmente estáticos e a interatividade não era levada aos limites, agora com a WEB 2.0 é possível construir modelos de negócio com conteúdos mais ricos simulando, com muito maior realismo, em ambientes virtuais, o que se passa em ambientes reais. Os sítios Web das unidades hoteleiras estão a evoluir rapidamente para um modelo que contemple as potencialidades da WEB 2.0 Tendo em consideração a importância das unidades hoteleiras no panorama do turismo, a relevância da Internet como meio de comunicação entre as instituições e os cidadãos e a necessidade das unidades hoteleiras disporem de uma estratégia de comunicação digital para difundir as suas valências e atividades, entendemos justificar-­se fazer uma revisão da literatura onde: procuraremos compreender a importância do turismo na sociedade atual assim como, o impacto das novas tecnologias da informação em atividades relacionadas com o turismo e ainda, procuraremos perceber quais os canais de comunicação digital que estão ao dispor dos profissionais de turismo, nomeadamente os gestores de unidades hoteleiras, para promover os seus serviços. O objetivo principal deste trabalho consiste em mostrar como foi desenvolvido uma estratégia de comunicação digital para promover online uma unidade hoteleira low cost, no caso presente o Oporto Invictus Hostel. Trata­‐se de um projeto integrado em que não só se criaram as diferentes peças de comunicação como se definiu e aplicou uma estratégia promocional com vista à divulgação do Hostel. O projeto apresentado evidencia como é possível, com recursos limitados, criar um sistema integrado de comunicação digital online que promova uma pequena unidade hoteleira, de forma a dar-­‐lhe visibilidade tanto a nível nacional como internacional. O projeto está dividido em cinco partes. Numa primeira parte é feita a apresentação do briefing que resultou de uma primeira reunião com o cliente. Numa segunda parte apresenta­‐se a fase de planeamento relativa ao desenvolvimento do projeto. Numa terceira parte descreve-­se o processo de implementação do projeto. Na quarta fase abordam-se os testes funcionais e na quinta e última fase faz-­se referencia a aspetos relacionados com a conclusão do projeto.