Scalable and efficient data processing in networked control systems

Network control systems (NCSs) are spatially distributed systems in which the communication between sensors, actuators and controllers occurs through a shared band-limited digital communication network. However, the use of a shared communication network, in contrast to using several dedicated independent connections, introduces new challenges which are even more acute in large scale and dense networked control systems. In this paper we investigate a recently introduced technique of gathering information from a dense sensor network to be used in networked control applications. Obtaining efficiently an approximate interpolation of the sensed data is exploited as offering a good tradeoff between accuracy in the measurement of the input signals and the delay to the actuation. These are important aspects to take into account for the quality of control. We introduce a variation to the state-of-the-art algorithms which we prove to perform relatively better because it takes into account the changes over time of the input signal within the process of obtaining an approximate interpolation.

An Approach To Publish a Data Warehouse Content as Linked Data

Mestrado em Engenharia Informática - Área de Especialização em Tecnologias do Conhecimento e Decisão

Elements of scalable data processing

Cooperating objects (COs) is a recently coined term used to signify the convergence of classical embedded computer systems, wireless sensor networks and robotics and control. We present essential elements of a reference architecture for scalable data processing for the CO paradigm.

On the analysis of data emerging in non-linear and complex systemscomparison of two X-Ray prony spectra

New arguments proving that successive (repeated) measurements have a memory and actually remember each other are presented. The recognition of this peculiarity can change essentially the existing paradigm associated with conventional observation in behavior of different complex systems and lead towards the application of an intermediate model (IM). This IM can provide a very accurate fit of the measured data in terms of the Prony's decomposition. This decomposition, in turn, contains a small set of the fitting parameters relatively to the number of initial data points and allows comparing the measured data in cases where the “best fit” model based on some specific physical principles is absent. As an example, we consider two X-ray diffractometers (defined in paper as A- (“cheap”) and B- (“expensive”) that are used after their proper calibration for the measuring of the same substance (corundum a-Al2O3). The amplitude-frequency response (AFR) obtained in the frame of the Prony's decomposition can be used for comparison of the spectra recorded from (A) and (B) - X-ray diffractometers (XRDs) for calibration and other practical purposes. We prove also that the Fourier decomposition can be adapted to “ideal” experiment without memory while the Prony's decomposition corresponds to real measurement and can be fitted in the frame of the IM in this case. New statistical parameters describing the properties of experimental equipment (irrespective to their internal “filling”) are found. The suggested approach is rather general and can be used for calibration and comparison of different complex dynamical systems in practical purposes.

High-Content Analysis of Breast Cancer Using Single-Cell Deep Transfer Learning

High-content analysis has revolutionized cancer drug discovery by identifying substances that alter the phenotype of a cell, which prevents tumor growth and metastasis. The high-resolution biofluorescence images from assays allow precise quantitative measures enabling the distinction of small molecules of a host cell from a tumor. In this work, we are particularly interested in the application of deep neural networks (DNNs), a cutting-edge machine learning method, to the classification of compounds in chemical mechanisms of action (MOAs). Compound classification has been performed using image-based profiling methods sometimes combined with feature reduction methods such as principal component analysis or factor analysis. In this article, we map the input features of each cell to a particular MOA class without using any treatment-level profiles or feature reduction methods. To the best of our knowledge, this is the first application of DNN in this domain, leveraging single-cell information. Furthermore, we use deep transfer learning (DTL) to alleviate the intensive and computational demanding effort of searching the huge parameter's space of a DNN. Results show that using this approach, we obtain a 30% speedup and a 2% accuracy improvement.

Aplicação de métodos estocásticos na gestão de custos de construção de condutas de saneamento

O trabalho apresentado centra-se na determinação dos custos de construção de condutas de pequenos e médios diâmetros em Polietileno de Alta Densidade (PEAD) para saneamento básico, tendo como base a metodologia descrita no livro Custos de Construção e Exploração – Volume 9 da série Gestão de Sistemas de Saneamento Básico, de Lencastre et al. (1994). Esta metodologia descrita no livro já referenciado, nos procedimentos de gestão de obra, e para tal foram estimados custos unitários de diversos conjuntos de trabalhos. Conforme Lencastre et al (1994), “esses conjuntos são referentes a movimentos de terras, tubagens, acessórios e respetivos órgãos de manobra, pavimentações e estaleiro, estando englobado na parte do estaleiro trabalhos acessórios correspondentes à obra.” Os custos foram obtidos analisando vários orçamentos de obras de saneamento, resultantes de concursos públicos de empreitadas recentemente realizados. Com vista a tornar a utilização desta metodologia numa ferramenta eficaz, foram organizadas folhas de cálculo que possibilitam obter estimativas realistas dos custos de execução de determinada obra em fases anteriores ao desenvolvimento do projeto, designadamente numa fase de preparação do plano diretor de um sistema ou numa fase de elaboração de estudos de viabilidade económico-financeiros, isto é, mesmo antes de existir qualquer pré-dimensionamento dos elementos do sistema. Outra técnica implementada para avaliar os dados de entrada foi a “Análise Robusta de Dados”, Pestana (1992). Esta metodologia permitiu analisar os dados mais detalhadamente antes de se formularem hipóteses para desenvolverem a análise de risco. A ideia principal é o exame bastante flexível dos dados, frequentemente antes mesmo de os comparar a um modelo probabilístico. Assim, e para um largo conjunto de dados, esta técnica possibilitou analisar a disparidade dos valores encontrados para os diversos trabalhos referenciados anteriormente. Com os dados recolhidos, e após o seu tratamento, passou-se à aplicação de uma metodologia de Análise de Risco, através da Simulação de Monte Carlo. Esta análise de risco é feita com recurso a uma ferramenta informática da Palisade, o @Risk, disponível no Departamento de Engenharia Civil. Esta técnica de análise quantitativa de risco permite traduzir a incerteza dos dados de entrada, representada através de distribuições probabilísticas que o software disponibiliza. Assim, para por em prática esta metodologia, recorreu-se às folhas de cálculo que foram realizadas seguindo a abordagem proposta em Lencastre et al (1994). A elaboração e a análise dessas estimativas poderão conduzir à tomada de decisões sobre a viabilidade da ou das obras a realizar, nomeadamente no que diz respeito aos aspetos económicos, permitindo uma análise de decisão fundamentada quanto à realização dos investimentos.

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.

Histogram-based DNA analysis for the visualization of chromosome, genome and species information

We describe a novel approach to explore DNA nucleotide sequence data, aiming to produce high-level categorical and structural information about the underlying chromosomes, genomes and species. The article starts by analyzing chromosomal data through histograms using fixed length DNA sequences. After creating the DNA-related histograms, a correlation between pairs of histograms is computed, producing a global correlation matrix. These data are then used as input to several data processing methods for information extraction and tabular/graphical output generation. A set of 18 species is processed and the extensive results reveal that the proposed method is able to generate significant and diversified outputs, in good accordance with current scientific knowledge in domains such as genomics and phylogenetics.

Using the Common Cartridge profile to enhance learning content interoperability

The concept of Learning Object (LO) is crucial for the standardization on eLearning. The latest LO standard from IMS Global Learning Consortium is the IMS Common Cartridge (IMS CC) that organizes and distributes digital learning content. By analyzing this new specification we considered two interoperability levels: content and communication. A common content format is the backbone of interoperability and is the basis for content exchange among eLearning systems. Communication is more than just exchanging content; it includes also accessing to specialized systems and services and reporting on content usage. This is particularly important when LOs are used for evaluation. In this paper we analyze the Common Cartridge profile based on the two interoperability levels we proposed. We detail its data model that comprises a set of derived schemata referenced on the CC schema and we explore the use of the IMS Learning Tools Interoperability (LTI) to allow remote tools and content to be integrated into a Learning Management System (LMS). In order to test the applicability of IMS CC for automatic evaluation we define a representation of programming exercises using this standard. This representation is intended to be the cornerstone of a network of eLearning systems where students can solve computer programming exercises and obtain feedback automatically. The CC learning object is automatically generated based on a XML dialect called PExIL that aims to consolidate all the data need to describe resources within the programming exercise life-cycle. Finally, we test the generated cartridge on the IMS CC online validator to verify its conformance with the IMS CC specification.

Human capital in the knowledge-based society: comparative analysis: Romania-Portugal

The current economic crisis has rushed even more the economists’ concerns to identify new directions for the sustainable development of the society. In this context, the human capital is crystallised as the key variable of the creative economy and of the knowledge-based society. As such, we have directed the research underlying this paper to identifying the most eloquent indicators of human capital to meet the demands of the knowledge-based society and sustainable development as well as towards achieving a comprehensive analysis of the human capital in the EU countries, respectively of a comparative analysis: Romania - Portugal. To carry out this paper, the methodology used is based on the interdisciplinary triangulation involving approaches from the perspective of human resource management, economy and economic statistics. The research techniques used consist of the content analysis and investigation of secondary data of international organisations accredited in the field of this research, such as: the United Nation Development Programme - Human Development Reports, World Bank - World Development Reports, International Labour Organisation, Eurostat, European Commission’s Eurobarometer surveys and reports on human capital. The research results emphasise both similarities and differences between the two countries under the comparative analysis and the main directions in which one has to invest for the development of human capital.

Exploring why portuguese companies expatriate, and portuguese expatriates accept international assignments

This study explores (1) the reasons that lead Portuguese companies to use expatriates and (2) the motivations that led the repatriates to accepting an international assignment. Semistructured interviews were carried out on 44 individuals (14 responsible for organizational management of the expatriates and 30 repatriates), in seven international companies based in Portugal, and analysis of the thematic content was conducted for data processing. Results suggest that the reasons that lead Portuguese companies to expatriating employees are connected to business needs and the control of international operations, while individual motivations are linked to personal and professional ambition, the will to serve the company and organizational pressure. We concluded that Portuguese companies, like most European companies, seem to develop a strategy of International Human Resources Management (IHRM) according to an ethnocentric approach, characteristic to companies in early stages of internationalization. Similarly, the main motivations of Portuguese repatriates are identical to those of other expatriates, though the will to serve the company seems to be more valued by Portuguese repatriates than by expatriates from other countries.

Potencialidades de uma abordagem com Interdisciplinaridade entre matemática e estudo do meio e centrada no ambiente

O presente estudo partiu do problema “Como promover aprendizagens da Matemática e do Estudo do Meio numa perspetiva interdisciplinar, explorando o mundo real?”. Neste sentido, tem como objetivos: selecionar recursos e atividades que se revelem motivadoras para os alunos; demonstrar a relevância da inter-relação de diferentes conceitos e a importância da sua ligação com as vivências dos alunos; ativar o envolvimento dos alunos para a aprendizagem da Matemática através do Estudo do meio e de situações do mundo real; estimular a perceção do aluno da presença da Matemática nos conteúdos de Estudo do Meio; fomentar a compreensão da relação dos conteúdos de Matemática e estudo do Meio. Com este propósito formularam-se as seguintes questões: (1) Que tipo de atividades se poderão proporcionar de forma a motivar os alunos para os conteúdos do Estudo do Meio e da Matemática? (2) De que forma a exploração das situações/conceções do quotidiano poderá promover o envolvimento dos alunos na aprendizagem da Matemática e do Estudo do Meio? (3) De que forma o Ensino Experimental das Ciências numa perspetiva interdisciplinar pode contribuir para desenvolver tanto as competências conceptuais (fatores do ambiente: temperatura e humidade/OTD/números racionais), como capacidades de pensamento crítico e tomada de decisão inerente? Tendo em vista os objetivos do estudo, desenvolveram-se, com uma turma do 2º ano de escolaridade, quatro situações formativas, que envolveram as disciplinas de Matemática e Estudo do Meio. O domínio de conteúdos preponderante na área de Estudo do Meio foi À descoberta do Ambiente Natural, enquanto na Matemática os domínios predominantes foram Organização e tratamento de dados e Números e operações. Foram realizadas diversas atividades experimentais, onde os alunos tiveram um papel ativo na construção dos seus conhecimentos. A investigação segue uma metodologia qualitativa, centrando-se num estudo de caso, onde se caracteriza uma experiência interdisciplinar que envolveu as disciplinas de Matemática e Estudo do Meio. Os dados foram recolhidos pela professora investigadora através de gravações de vídeo e áudio, fotografias, trabalhos dos alunos e de registos da professora investigadora. Os resultados demonstraram como os alunos mobilizaram e apropriaram os conteúdos de Matemática e Estudo do Meio. Os dados, através da análise de conteúdo, parecem iv sugerir que houve uma evolução no desempenho dos alunos a vários níveis, nomeadamente: no trabalho cooperativo, no envolvimento da tarefa, nas interações estabelecidas e na motivação para a aprendizagem da Matemática e Estudo do Meio.

A aplicação da CIF nos programas educativos individualizados das crianças e jardim de infância

A Classificação Internacional da Funcionalidade, Crianças e Jovens (CIF-CJ), usando uma linguagem comum e universal, permite a comunicação entre os diferentes profissionais e investigadores. Sustenta-se numa abordagem biopsicossocial que pressupõe um processo interactivo da participação com os contextos de vida da criança, classificando a criança quanto à sua funcionalidade, definindo perfis de funcionalidade. A reestruturação do Programa Educativo Individual (PEI) através do decreto-lei 3/2008, passa a incluir uma terminologia da CIF-CJ, para a determinação do Perfil de Funcionalidade e Plano de Intervenção. Devido à sua pertinência e actualidade foi objectivo deste estudo fazer a análise da aplicação da CIF nos Programas Educativos Individualizados das crianças da Creche e Jardim de Infância do Cabedelo, verificando se os conteúdos dos PEI das crianças tem ligação com as componentes da CIF-CJ, se são elaborados de modo a englobarem predominantemente os constructos ligados à Actividade e Participação e ao Ambiente segundo o modelo biopsicossocial, e se os constructos identificados no Perfil de Funcionalidade surgem como alvo no Plano de Intervenção. Seleccionámos uma amostra de 15 crianças com Necessidades Educativas Especiais (NEE) com idades entre os dois e os seis anos de idade. A metodologia foi mista iniciando com um estudo qualitativo seguido de uma metodologia quantitativa. Assim procedeu-se a uma análise de conteúdo dos PEI’s, utilizando as linking rules para os relacionar com a CIF-CJ, e posteriormente efectuou-se uma análise de frequências com recurso à estatística descritiva. Os resultados indicam existir uma ligação dos conteúdos dos PEI’s com os componentes da CIF-CJ. O Perfil de Funcionalidade e Plano de Intervenção centram-se na componente Actividades e Participação sendo os Factores do Ambiente menos citados em ambos os processos. Em relação à existência de correspondência dos constructos do Perfil de Funcionalidade com o Plano de Intervenção não há uma correspondência directa em grande parte dos códigos, havendo no entanto uma correspondência na mesma área ou em áreas diferentes mas relacionáveis entre si.

Accounting logic and new professional in healthcare: a case study

The central place hospitals occupy in health systems transforms them into prime target of healthcare reforms. This study aims to identify current trends in organizational structure change in public hospitals and explore the role of accounting in attempts to develop controls over professionals within public hospitals. The analytical framework we proposed crosses the concept of “new professionalism” (Evetts, 2010), with the concept of “accounting logic” for controlling professionals (Broadbent and Laughlin, 1995). Looking for a more holistic overview, we developed a qualitative and exploratory study. The data were collected trough semi-structured interviews with doctors of a clinical hospital unit. Content analysis suggests that, although we cannot say that there is a complete and generalized integration of accounting information in the clinical decisions, important improvement has been made in that area. Despite the extensive literature developed on this topic, there is any empirical studies of authors are aware that allow us to realize how real doctors in reals day-to-day work integrated these trends of change in theirs clinical decisions.

Sistema multi-agente para gestão de tráfego em centros urbanos

Mestrado em Engenharia Informática