A distributed platform for the volunteer execution of workflows on a local area network

Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science in Computer Science

Amorphous silicon e 3D sensors applied to object detection

Nowadays, existing 3D scanning cameras and microscopes in the market use digital or discrete sensors, such as CCDs or CMOS for object detection applications. However, these combined systems are not fast enough for some application scenarios since they require large data processing resources and can be cumbersome. Thereby, there is a clear interest in exploring the possibilities and performances of analogue sensors such as arrays of position sensitive detectors with the final goal of integrating them in 3D scanning cameras or microscopes for object detection purposes. The work performed in this thesis deals with the implementation of prototype systems in order to explore the application of object detection using amorphous silicon position sensors of 32 and 128 lines which were produced in the clean room at CENIMAT-CEMOP. During the first phase of this work, the fabrication and the study of the static and dynamic specifications of the sensors as well as their conditioning in relation to the existing scientific and technological knowledge became a starting point. Subsequently, relevant data acquisition and suitable signal processing electronics were assembled. Various prototypes were developed for the 32 and 128 array PSD sensors. Appropriate optical solutions were integrated to work together with the constructed prototypes, allowing the required experiments to be carried out and allowing the achievement of the results presented in this thesis. All control, data acquisition and 3D rendering platform software was implemented for the existing systems. All these components were combined together to form several integrated systems for the 32 and 128 line PSD 3D sensors. The performance of the 32 PSD array sensor and system was evaluated for machine vision applications such as for example 3D object rendering as well as for microscopy applications such as for example micro object movement detection. Trials were also performed involving the 128 array PSD sensor systems. Sensor channel non-linearities of approximately 4 to 7% were obtained. Overall results obtained show the possibility of using a linear array of 32/128 1D line sensors based on the amorphous silicon technology to render 3D profiles of objects. The system and setup presented allows 3D rendering at high speeds and at high frame rates. The minimum detail or gap that can be detected by the sensor system is approximately 350 μm when using this current setup. It is also possible to render an object in 3D within a scanning angle range of 15º to 85º and identify its real height as a function of the scanning angle and the image displacement distance on the sensor. Simple and not so simple objects, such as a rubber and a plastic fork, can be rendered in 3D properly and accurately also at high resolution, using this sensor and system platform. The nip structure sensor system can detect primary and even derived colors of objects by a proper adjustment of the integration time of the system and by combining white, red, green and blue (RGB) light sources. A mean colorimetric error of 25.7 was obtained. It is also possible to detect the movement of micrometer objects using the 32 PSD sensor system. This kind of setup offers the possibility to detect if a micro object is moving, what are its dimensions and what is its position in two dimensions, even at high speeds. Results show a non-linearity of about 3% and a spatial resolution of < 2µm.

Design and development of a microfluidic platform for use with colorimetric gold nanoprobe assays

Due to the importance and wide applications of the DNA analysis, there is a need to make genetic analysis more available and more affordable. As such, the aim of this PhD thesis is to optimize a colorimetric DNA biosensor based on gold nanoprobes developed in CEMOP by reducing its price and the needed volume of solution without compromising the device sensitivity and reliability, towards the point of care use. Firstly, the price of the biosensor was decreased by replacing the silicon photodetector by a low cost, solution processed TiO2 photodetector. To further reduce the photodetector price, a novel fabrication method was developed: a cost-effective inkjet printing technology that enabled to increase TiO2 surface area. Secondly, the DNA biosensor was optimized by means of microfluidics that offer advantages of miniaturization, much lower sample/reagents consumption, enhanced system performance and functionality by integrating different components. In the developed microfluidic platform, the optical path length was extended by detecting along the channel and the light was transmitted by optical fibres enabling to guide the light very close to the analysed solution. Microfluidic chip of high aspect ratio (~13), smooth and nearly vertical sidewalls was fabricated in PDMS using a SU-8 mould for patterning. The platform coupled to the gold nanoprobe assay enabled detection of Mycobacterium tuberculosis using 3 8l on DNA solution, i.e. 20 times less than in the previous state-of-the-art. Subsequently, the bio-microfluidic platform was optimized in terms of cost, electrical signal processing and sensitivity to colour variation, yielding 160% improvement of colorimetric AuNPs analysis. Planar microlenses were incorporated to converge light into the sample and then to the output fibre core increasing 6 times the signal-to-losses ratio. The optimized platform enabled detection of single nucleotide polymorphism related with obesity risk (FTO) using target DNA concentration below the limit of detection of the conventionally used microplate reader (i.e. 15 ng/μl) with 10 times lower solution volume (3 μl). The combination of the unique optical properties of gold nanoprobes with microfluidic platform resulted in sensitive and accurate sensor for single nucleotide polymorphism detection operating using small volumes of solutions and without the need for substrate functionalization or sophisticated instrumentation. Simultaneously, to enable on chip reagents mixing, a PDMS micromixer was developed and optimized for the highest efficiency, low pressure drop and short mixing length. The optimized device shows 80% of mixing efficiency at Re = 0.1 in 2.5 mm long mixer with the pressure drop of 6 Pa, satisfying requirements for the application in the microfluidic platform for DNA analysis.

Desafios da preservação digital: uma perspectiva orientada aos documentos digitalizados do Arquivo Científico Tropical

A utilização crescente das tecnologias de informação provocou uma revolução do conhecimento. O resultado deste novo paradigma trouxe mudanças significativas no modo de gerir e difundir a informação arquivística. A digitalização de parte ou da totalidade de acervos tem sido uma prática constante nos arquivos, bibliotecas e centros de documentação como forma de permitir ao utilizador o acesso remoto e alargado à informação. Neste sentido, o presente estudo, o qual enquadra-se na Sociedade da Informação, incide sobre preservação a longo prazo de documentos digitalizados e tem como objeto de estudo os representantes digitais inseridos no Arquivo Científico Tropical Digital (ACTD), pertencente ao Instituto de Investigação Científica Tropical (IICT). Propõe-se aqui entender o processo de digitalização dos documentos inseridos no ACTD, analisar se é realizada alguma preservação digital a longo prazo, bem como analisar a perceção dos profissionais da instituição em estudo relativa à esta temática e a partir deste conhecimento fazer recomendações de preservação digital a longo prazo ao Arquivo digital. O método de recolha e análise de dados utilizado diz respeito à análise de documentos institucionais do IICT, das páginas web do IICT e do ACTD, a fim de compreender a sua génese e estrutura e, a análise qualitativa de entrevistas semiestruturadas aplicada a cinco colaboradores do IICT que trabalham direta ou indiretamente com o ACTD. Para ajudar na análise dos dados recolhidos em entrevista construiu-se uma grelha de análise qualitativa por tema e categoria. A partir do tratamento e análise dos dados identificou-se algumas dificuldades que o ACTD apresenta relativamente á preservação digital a longo prazo, e recomendações foram sugeridas. O IICT não possui plano de preservação digital, nem ações de preservação definidas para serem aplicadas aos objetos digitais do ACTD. A perceção dos profissionais entrevistados relativa à temática é superficial, por isso no que diz respeito à preservação dos objetos digitais recomenda-se ao ACTD e aos profissionais que estão a trabalhar diretamente com as coleções documentais digitalizadas a criação de um grupo de trabalho, de um projeto de digitalização formalizado e de um plano de preservação digital, além da utilização de metadados de preservação, assim como a definição de normas e estratégias de preservação com base em políticas nacionais e internacionais.

Projeto para a criação de uma Biblioteca Digital dos Exércitos Português e Brasileiro

Este trabalho de investigação foi desenvolvido no âmbito do Mestrado em Ciências da Informação e Documentação, da Faculdade de Ciências Sociais e Humanas da Universidade Nova de Lisboa, na área de especialização de Biblioteconomia. Tem como principal objetivo elaborar um projeto de criação de uma Biblioteca Digital Militar dos Exército Português e Brasileiro. Com a criação desta biblioteca pretende-se aproveitar as potencialidades proporcionadas pelas novas tecnologias para facilitar o acesso a informação especializada de âmbito histórico-militar, em formato digital, para apoiar o ensino e a investigação de militares dos dois Exércitos. Contudo, sendo uma biblioteca digital os seus recursos ficarão disponíveis para todos os interessados nas temáticas militares, nomeadamente investigadores de outras áreas do conhecimento e para o público em geral. Consideramos pertinente e útil a criação de uma biblioteca com estas características na medida em que, partilhando Portugal e o Brasil uma história comum, existe um conjunto de documentos relevantes que estão apenas numa ou noutra Biblioteca o que dificulta a sua consulta pela distância física que as separa. Procurando reduzir esses constrangimentos propõe-se a criação de uma biblioteca digital, que permitirá não só facilitar o acesso a conteúdos informativos que podem contribuir para a produção de conhecimento nas temáticas militares como também para promover a Língua Portuguesa. Para que essa iniciativa se possa concretizar no presente trabalho de investigação são definidos os enquadramentos e os conceitos a adotar, as políticas de desenvolvimento e os planos de digitalização, os conteúdos das coleções, a forma como se irão organizar e como os leitores vão pesquisar e recuperar a informação. As opções tomadas no desenho da arquitetura desta biblioteca digital comum aos dois exércitos são fundamentadas na revisão de literatura adequada, na realização de entrevistas para recolher as opiniões de investigadores, diretores de cursos e decisores da estrutura militar e na análise de sítios web de Bibliotecas Digitais Militares de exércitos de países da NATO, para recolher boas práticas que possam ser replicadas.

Projeto de um altifalante digital

Devido ao crescente desenvolvimento das nanotecnologias, estando associadas a melhoria da eficiência energética assim como mais processamento de dados e a redução dos custos, esta dissertação possibilita todo o enquadramento com sistemas modernos ao nível do áudio digital. Tendo como base esta perspetiva, esta dissertação apresenta um sistema de áudio completo desde a fonte do sinal digital no PC até ao sinal analógico no altifalante. O sistema é constituído pelos seguintes módulos: a interface do utilizador no PC, o Processador Digital de Sinais (DSP), o amplificador digital e os altifalantes. O sistema é baseado na amplificação de classe D controlada por um modulador sigma delta (ΣΔM) digital. São abordadas as técnicas utilizadas e os cuidados a ter em conta em cada módulo, tendo como principal objetivo uma boa qualidade de áudio. Diferentes arquiteturas ΣΔM são primeiramente analisadas por simulações para validar a estabilidade e a funcionalidade, seguidamente são implementadas ao nível físico no protótipo para qualificar algumas medições elétricas e testes acústicos básicos. Depois de selecionados os ΣΔM mais promissores, o sistema foi avaliado pela análise de alguns testes elétricos de alto nível assim como gravações do sinal de áudio em um ambiente de estúdio controlado. Os resultados acústicos são comparados com um sistema de estúdio com reconhecimento no mercado. As medições finais do protótipo revelaram valores do rendimento de até 72%, a SNR na saída do amplificador digital de 73 dB através da leitura com o Audio Precision ATS-2, com uma THD de -75 dB e uma gama dinâmica (DR) de 75 dB. A tensão de alimentação pode ir dos 5 aos 12 Volt, utilizando uma metodologia H-bridge na saída do amplificador, e podendo ser aplicada uma carga mínima de 4 Ohm. O sistema desenvolvido demonstra-se promissor e possibilita melhorias através de otimização de cada elemento em particular, desde adicionar capacidades ao DSP através de novo firmware, ou melhorar a potência do amplificador digital consoante os requisitos da aplicação.

A built-in self-test technique for high speed analog-to-digital converters

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - PhD grant (SFRH/BD/62568/2009)

Da assessoria ao jornalismo : análise do processo de produção de press release na era digital em Portugal

A presente dissertação pretende fazer a análise do processo de produção do press release na assessoria em Portugal, a eficácia dessa ferramenta de comunicação junto dos jornalistas e, por inerência, a evolução da figura do assessor enquanto profissional reconhecido junto da comunidade jornalística. São também objetivos, compreender a relevância de um press release, perceber se gera efeito, analisar a possível forma de melhorar esta ferramenta e, ainda, perceber se esta ferramenta sofreu algum tipo de adaptação à era digital. A investigação inicia-se com a incursão pelos contextos e história das áreas profissionais em estudo, a assessoria de comunicação em agências e o jornalismo em Portugal, no quadro da crise económica e financeira de 2008 a 2013. O enfoque deste estudo será o procedimento e a eficácia de um press release, no período considerado. A pós-produção desta ferramenta implica o contacto entre dois interlocutores, os profissionais de assessoria e os profissionais do jornalismo. Finda esta investigação com análise baseada em seis entrevistas semiestruturadas, divididas em categorias profissionais e setores de atividade: jornalistas, assessores, assessores ex-jornalistas, nas áreas de saúde e consumo. Deste estudo resulta que o press release, privilegiando-se a sua estrutura e conteúdo, é, como foi, uma ferramenta fundamental muitas vezes, e nos dias de hoje, no auxílio às negociações one to one.

Control system for actuation and sensing in digital microfluidics devices

Digital Microfluidics (DMF) is a second generation technique, derived from the conventional microfluidics that instead of using continuous liquid fluxes, it uses only individual droplets driven by external electric signals. In this thesis a new DMF control/sensing system for visualization, droplet control (movement, dispensing, merging and splitting) and real time impedance measurement have been developed. The software for the proposed system was implemented in MATLAB with a graphical user interface. An Arduino was used as control board and dedicated circuits for voltage switching and contacts were designed and implemented in printed circuit boards. A high resolution camera was integrated for visualization. In our new approach, the DMF chips are driven by a dual-tone signal where the sum of two independent ac signals (one for droplet operations and the other for impedance sensing) is applied to the electrodes, and afterwards independently evaluated by a lock-in amplifier. With this new approach we were able to choose the appropriated amplitudes and frequencies for the different proposes (actuation and sensing). The measurements made were used to evaluate the real time droplet impedance enabling the knowledge of its position and velocity. This new approach opens new possibilities for impedance sensing and feedback control in DMF devices.

RadioActive Europe: jovens, o digital e as suas comunidades

Neste artigo, apresentamos uma discussão sobre as potencialidades da rádio e dos media digitais para uma educação para os media. Esta contextualização, que inclui o contexto português relativamente ao uso da rádio como meio em contexto educativo, pretende criar o pano de fundo para a exposição da metodologia aplicada pelo investigação-ação, concentrados em formas de empoderamento que efetivamente constituam elementos de crescimento curricular dos jovens envolvidos e que possam ser usados na procura de emprego. Em seguida, estaremos em condições de expor e refletir sobre os dados preliminares de aplicação do projeto, que decorre entre 2013 e 2014 em cinco países europeus, centrando-nos em processos de ligação ao digital e de ligação à comunidade envolvente.

Analyzing Geospatial patterns of syrian refugee flows in southeastern Turkey by use of remote sensing and complementary data

Crisis-affected communities and global organizations for international aid are becoming increasingly digital as consequence geotechnology popularity. Humanitarian sector changed in profound ways by adopting new technical approach to obtain information from area with difficult geographical or political access. Since 2011, turkey is hosting a growing number of Syrian refugees along southeastern region. Turkish policy of hosting them in camps and the difficulty created by governors to international aid group expeditions to get information, made such international organizations to investigate and adopt other approach in order to obtain information needed. They intensified its remote sensing approach. However, the majority of studies used very high-resolution satellite imagery (VHRSI). The study area is extensive and the temporal resolution of VHRSI is low, besides it is infeasible only using these sensors as unique approach for the whole area. The focus of this research, aims to investigate the potentialities of mid-resolution imagery (here only Landsat) to obtain information from region in crisis (here, southeastern Turkey) through a new web-based platform called Google Earth Engine (GEE). Hereby it is also intended to verify GEE currently reliability once the Application Programming Interface (API) is still in beta version. The finds here shows that the basic functions are trustworthy. Results pointed out that Landsat can recognize change in the spectral resolution clearly only for the first settlement. The ongoing modifications vary for each case. Overall, Landsat demonstrated high limitations, but need more investigations and may be used, with restriction, as a support of VHRSI.

Digital microfluidic devices: the role of the dielectric layer

Digital microfluidics (DMF) is a field which has emerged in the last decade as a re-liable and versatile tool for sensing applications based on liquid reactions. DMF allows the discrete displacement of droplets, over an array of electrodes, by the application of voltage, and also the dispensing from a reservoir, mixing, merging and splitting fluidic operations. The main drawback of these devices is due to the need of high driving volt-ages for droplet operations. In this work, alternative dielectric layers combinations were studied aiming the reduction of these driving voltages. DMF chips were designed, pro-duced and optimized according to the theory of electrowetting-on-dielectric, adopting different combinations of parylene-C and tantalum pentoxide (Ta2O5) as dielectric ma-terials, and Teflon as hydrophobic layer. With both devices’ configurations, i.e., Parylene as single dielectric, and multilayer chips combining Parylene and Ta2O5, it was possible to perform all the fluidic opera-tions in the microliter down to hundreds of nanoliters range. Multilayer chips presented significant reduction on driving voltages for droplet op-erations in silicone oil filler medium: from 70 V (parylene only) down to 30 V (parylene/Ta2O5) for dispensing; and from 50 V (parylene only) down to 15 V (parylene/Ta2O5) for movement. Peroxidase colorimetric reactions were successfully performed as proof-of-concept, using multilayer configuration devices.

Digital microfluidics on paper

This thesis is one of the first reports of digital microfluidics on paper and the first in which the chip’s circuit was screen printed unto the paper. The use of the screen printing technique, being a low cost and fast method for electrodes deposition, makes the all chip processing much more aligned with the low cost choice of paper as a substrate. Functioning chips were developed that were capable of working at as low as 50 V, performing all the digital microfluidics operations: movement, dispensing, merging and splitting of the droplets. Silver ink electrodes were screen printed unto paper substrates, covered by Parylene-C (through vapor deposition) as dielectric and Teflon AF 1600 (through spin coating) as hydrophobic layer. The morphology of different paper substrates, silver inks (with different annealing conditions) and Parylene deposition conditions were studied by optical microscopy, AFM, SEM and 3D profilometry. Resolution tests for the printing process and electrical characterization of the silver electrodes were also made. As a showcase of the applications potential of these chips as a biosensing device, a colorimetric peroxidase detection test was successfully done on chip, using 200 nL to 350 nL droplets dispensed from 1 μL drops.

Web Design como ferramenta de Comunicação Digital

WEB DESIGN COMO FERRAMENTA DE COMUNICAÇÃO DIGITAL: DESIGN E DESENVOLVIMENTO DE SITES, UTILIZANDO O GESTOR DE CONTEÚDOS WORDPRESS; DESIGN DE CONTEÚDOS VISUAIS PARA O FACEBOOK DE UMA MARCA

Incremental compilation and deployment for OutSystems Platform

OutSystems Platform is used to develop, deploy, and maintain enterprise web an mobile web applications. Applications are developed through a visual domain specific language, in an integrated development environment, and compiled to a standard stack of web technologies. In the platform’s core, there is a compiler and a deployment service that transform the visual model into a running web application. As applications grow, compilation and deployment times increase as well, impacting the developer’s productivity. In the previous model, a full application was the only compilation and deployment unit. When the developer published an application, even if he only changed a very small aspect of it, the application would be fully compiled and deployed. Our goal is to reduce compilation and deployment times for the most common use case, in which the developer performs small changes to an application before compiling and deploying it. We modified the OutSystems Platform to support a new incremental compilation and deployment model that reuses previous computations as much as possible in order to improve performance. In our approach, the full application is broken down into smaller compilation and deployment units, increasing what can be cached and reused. We also observed that this finer model would benefit from a parallel execution model. Hereby, we created a task driven Scheduler that executes compilation and deployment tasks in parallel. Our benchmarks show a substantial improvement of the compilation and deployment process times for the aforementioned development scenario.