An agent-based simulator to estimate domestic energy use

Throughout recent years, there has been an increase in the population size, as well as a fast economic growth, which has led to an increase of the energy demand that comes mainly from fossil fuels. In order to reduce the ecological footprint, governments have implemented sustainable measures and it is expected that by 2035 the energy produced from renewable energy sources, such as wind and solar would be responsible for one-third of the energy produced globally. However, since the energy produced from renewable sources is governed by the availability of the respective primary energy source there is often a mismatch between production and demand, which could be solved by adding flexibility on the demand side through demand response (DR). DR programs influence the end-user electricity usage by changing its cost along the time. Under this scenario the user needs to estimate the energy demand and on-site production in advance to plan its energy demand according to the energy price. This work focuses on the development of an agent-based electrical simulator, capable of: (a) estimating the energy demand and on-site generation with a 1-min time resolution for a 24-h period, (b) calculating the energy price for a given scenario, (c) making suggestions on how to maximize the usage of renewable energy produced on-site and to lower the electricity costs by rescheduling the use of certain appliances. The results show that this simulator allows reducing the energy bill by 11% and almost doubling the use of renewable energy produced on-site.

Control in distribution networks with demand side management

The way in which electricity networks operate is going through a period of significant change. Renewable generation technologies are having a growing presence and increasing penetrations of generation that are being connected at distribution level. Unfortunately, a renewable energy source is most of the time intermittent and needs to be forecasted. Current trends in Smart grids foresee the accommodation of a variety of distributed generation sources including intermittent renewable sources. It is also expected that smart grids will include demand management resources, widespread communications and control technologies required to use demand response are needed to help the maintenance in supply-demand balance in electricity systems. Consequently, smart household appliances with controllable loads will be likely a common presence in our homes. Thus, new control techniques are requested to manage the loads and achieve all the potential energy present in intermittent energy sources. This thesis is focused on the development of a demand side management control method in a distributed network, aiming the creation of greater flexibility in demand and better ease the integration of renewable technologies. In particular, this work presents a novel multi-agent model-based predictive control method to manage distributed energy systems from the demand side, in presence of limited energy sources with fluctuating output and with energy storage in house-hold or car batteries. Specifically, here is presented a solution for thermal comfort which manages a limited shared energy resource via a demand side management perspective, using an integrated approach which also involves a power price auction and an appliance loads allocation scheme. The control is applied individually to a set of Thermal Control Areas, demand units, where the objective is to minimize the energy usage and not exceed the limited and shared energy resource, while simultaneously indoor temperatures are maintained within a comfort frame. Thermal Control Areas are overall thermodynamically connected in the distributed environment and also coupled by energy related constraints. The energy split is performed based on a fixed sequential order established from a previous completed auction wherein the bids are made by each Thermal Control Area, acting as demand side management agents, based on the daily energy price. The developed solutions are explained with algorithms and are applied to different scenarios, being the results explanatory of the benefits of the proposed approaches.

A regulação endócrina dos balanços de cálcio

RESUMO: As concentrações circulantes de cálcio são notavelmente constantes a despeito das variações diárias na absorção intestinal e na eliminação renal deste elemento. A regulação da calcémia é um sistema complexo que compreende vários factores controladores (a calcémia, a fosforémia, as concentrações circulantes de paratormona (PTH) e calcitriol além de muitos outros factores como hormonas esteróides em geral, outros iões como o magnésio e outros factores hormonais) e vários órgãos alvo (glândulas paratiroideias, osso, rim e intestino). As respostas dos órgãos alvo também são muito variadas. No caso mais simples, a cristalização de sais de cálcio corresponde a uma mudança de fase em que participam moléculas orgânicas que a iniciam, aceleram ou inibem. Em geral a combinação de um factor controlador com o respectivo receptor de membrana (para polipeptídeos ou iões) ou intracelular (hormonas esteróides) é apenas o primeiro passo de uma cadeia bioquímica que introduz uma enorme amplificação na resposta. A esta variedade de mecanismos de resposta correspondem grandes diferenças nos tempos de resposta que podem ser de minutos a semanas. É hoje possível “observar” (medir) com apreciável rigor nos líquidos biológicos (sangue, urina, fezes, etc.) os factores mais importantes do sistema de regulação da calcémia (cálcio, fósforo, paratormona e calcitriol) assim como administrar estes factores em experiências agudas. Esta possibilidade reflecte – se na literatura neste campo que tem vindo a crescer. O advento das técnicas da biologia molecular tem permitido a caracterização molecular de algumas das disfunções da homeostase do cálcio e é de esperar um diagnóstico fisiopatológico cada vez mais rigoroso dessas disfunções. Com o avanço dos conhecimentos nesta área que não cessa de aumentar temos cada vez maiores capacidades para fazer diagnósticos e é cada vez mais difícil interpretar com rigor os correspondentes quadros metabólicos. A análise ou síntese de sistemas complexos é a actividade mais nobre dos engenheiros que lhes permite desenhar pontes, diques, barcos, aviões ou automóveis. Com o aparecimento de computadores de médio ou grande porte foi – lhes possível utilizar descrições matemáticas não só para desenhar sistemas como ainda para interpretar eventuais falhas na sua operação. Essas descrições matemáticas consistem numa sequência de operações realizadas num computador segundo um “programa informático” que receberam a designação genérica de modelos, por analogia com as famosas leis (equações) da física que foram deduzidas a partir de um certo número de postulados e que permitem representar matematicamente processos físicos. As famosas leis de Newton são talvez os exemplos mais famosos de “modelos” de sistemas físicos. A introdução de modelos matemáticos em biologia e particularmente em medicina só se deu recentemente.MÉTODOS No trabalho que aqui se apresenta construiu - se um modelo simplificado da homeostase do cálcio destinado ao cálculo de variáveis observáveis (concentrações de cálcio, fósforo, PTH e calcitriol) de modo a poderem comparar-se valores calculados com valores observados. A escolha dos componentes do modelo foi determinada pela nossa experiência clínica e pela informação fisiopatológica e clínica publicada. Houve a preocupação de construir o modelo de forma modular de modo a ser possível a sua expansão sem grandes transformações na descrição matemática (e informática) já existente. Na sua fase actual o modelo não pode ser usado como instrumento de diagnóstico. É antes uma ferramenta destinada a esclarecer “em princípio” mecanismos fisiopatológicos. Usou – se o modelo para simular um certo número de observações publicadas e para exemplificar a sua eventual aplicação clínica na simulação de situações hipotéticas e na análise de possíveis mecanismos fisiopatológicos responsáveis por situações de hipo ou hipercalcémias. Simultaneamente fez – se uma análise dos dados acumulados relativos a doentes vistos no Serviço de Endocrinologia do Instituto Português de Oncologia de Francisco Gentil – Centro Regional Oncológico de Lisboa, S.A. CONCLUSÕES Numa população de 894 doentes com patologias variadas do Instituto Português de Oncologia de Lisboa os valores da calcémia tiveram uma distribuição normal unimodal com uma média de 9.56 mg/dl, e um erro padrão de 0.41 mg/dl. Estas observações sugerem que a calcémia está sujeita a regulação. A partir dos resultados publicados em que o metabolismo do cálcio foi perturbado por infusões de cálcio, calcitriol ou PTH, de estudos bioquímicos e fisiológicos sobre os mecanismos de acção de factores controladores da calcémia e do estudo do comportamento de órgãos alvo (paratiroideias, intestino, osso e rim) foi possível construir um modelo matemático de parâmetros concentrados do sistema de regulação da calcémia. As expressões analíticas usadas foram baseadas na cinética enzimática de modo a que os seus parâmetros tivessem um significado físico ou fisiológico simples. O modelo revelou apreciável robustez e flexibilidade. É estável quando não perturbado e transita entre estados estacionários quando perturbado. Na sua forma actual gera simulações que reproduzem satisfatoriamente um número apreciável de dados experimentais colhidos em doentes. Isto não significa que possa ser usado como instrumento de diagnóstico aplicável a doentes individuais. O desenho do modelo comporta a adição posterior de novas relações quando surgirem situações para as quais se revele insuficiente. A utilização exaustiva do modelo permitiu explicitar aspectos do metabolismo do cálcio que ou não estão contidas na sua formulação actual – o aparecimento de hipertrofia ou de adenomas das paratiroideias e as alterações na estrutura óssea , a participação de outros factores controladores – magnésio, ou estão insuficientemente descritas – alterações do metabolismo do fósforo nos hipoparatiroidismos. A análise dos dados relativos aos doentes do Serviço de Endocrinologia do IPO permitiu o início da caracterização dos tipos de patologia que representam e de possíveis mecanismos fisiopatológicos subjacentes. Estas observações são o ponto de partida para análises futuras. São exemplos das relações encontradas: a distribuição dos doentes por dois grandes grupos conforme a calcémia é determinada pelas concentrações circulantes de PTH ou estas são determinadas pela calcémia; a distribuição sazonal das concentrações de Vit. D25. no sangue; a correlação negativa entre estas e as concentrações de PTH no sangue. Também foi possível extrair a cinética do controlo da PTH sobre a síntese de calcitriol. O estudo dos níveis circulantes de PTH no pós-operatório imediato de doentes paratiroidectomizados permitiu determinar as suas taxas de degradação metabólica. O modelo permitiu simular as relações Ca/PTH no sangue, Ca/Fracção excretada da carga tubular, Ca/P no sangue para valores normais ou altos de Ca. Foram feitas simulações de situações fisiopatológicas (em “doentes virtuais”): infusões crónicas de cálcio, PTH e calcitriol; alterações no comportamento de receptores. Estas simulações correspondem a experiências que não podem ser realizadas em humanos. São exemplos da utilização do modelo na exploração de possíveis mecanismos fisiopatológicos através da observação de resultados quantitativos inacessíveis à intuição. O modelo foi útil em duas fases do trabalho: Primeiro, durante a sua síntese implicou uma escolha criticamente selectiva de informação, sua análise quantitativa e processamento, uma explicitação rigorosa (analítica) das relações funcionais entre os controladores e as variáveis e da sua integração numa estrutura global; Segundo, a simulação de situações experimentais ou clínicas (dados do Serviço de Endocrinologia do IPO) em doentes obrigou a explicitar raciocínios fisiopatológicos habitualmente formulados em bases puramente intuitivas. Esta prática revelou comportamentos óbvios após as simulações – acção reduzida das infusões PTH (simulação de hiperparatiroidismos primários) enquanto não há inibição total da respectiva secreção, necessidade de aumento da massa secretora da paratiroideia nas insuficiências renais avançadas, etc. A síntese e utilização do modelo não implicaram uma preparação matemática avançada e foram possíveis mercê da disponibilidade de “software” interactivo especificamente desenhado para a simulação de sistemas dinâmicos em que os programas se escrevem em inglês usando a simbologia simples da álgebra elementar. A função nobre de modelos desta natureza é semelhante à dos modelos usados pelos físicos desde o século XVII: permitir explicações de carácter geral funcionando como uma ferramenta intelectual para manipulação de conceitos e para a realização de “experiências pensadas” (“thought experiments”) respeitando certos princípios físicos (princípios de conservação) que estabelecem as fronteiras da realidade. -------ABSTRACT: Calcium blood levels are remarkably constant despite great variations in calcium daily intake, intestinal absorption and renal excretion. The regulation of the calcium concentration in the blood is achieved by a complex system that includes several controller factors (mainly the serum levels of calcium, phosphorus, parathyroid hormone (PTH) and calcitriol but also of steroid hormones, ions such as magnesium and other hormonal factors) and several target organs (parathyroid glands, bone, kidney and intestine). The functional response to the controlling factors obeys a variety of kinetics. The precipitation of calcium salts is a simple phase transition in which organic molecules may provide nucleation centres or inhibit the process. The combination of a controller factor with its receptor located in the cell membrane (for peptides or ions) or in the nucleus (for steroid hormones) is only the first step of a biochemical chain that introduces a huge amplification in the response. To this great variability of response we have to add the times of response that vary from minutes to weeks. It is possible to “observe” (measure) with great accuracy in biological fluids (blood, urine, faeces, etc.) the most important factors intervening in the calcium regulation (calcium, phosphorus, PTH and calcitriol). The response of the system to acute infusions of the controlling factors has also been studied. Using molecular biology techniques it has been possible to characterize some calcium homeostasis dysfunctions and better physiopathological diagnosis are expected. With the increasingly new knowledge in this area we have better capacity to diagnose but it is harder to explain correctly the underlying metabolic mechanisms. The analysis or synthesis of complex systems is the noble activity of engineers that enables them to draw bridges, dams, boats, airplanes or cars. With the availability of medium-large frame computers it was possible to use mathematical descriptions not only to draw systems but also to explain flaws in its operations. These mathematical descriptions are generally known as models by analogy with the laws (equations) of physics that allow the mathematical description of physical processes. In practice it is not possible to find general solutions for the mathematical descriptions of complex systems but (numeric) computations for specific situations can be obtained with digital computers. The introduction of mathematical models in biology and particularly in medicine is a recent event. METHODS In this thesis a simplified model of calcium homeostasis was built that enables the computation of observable variables (concentrations of calcium, phosphorus, PTH and calcitriol) and allows the comparison between the simulation values and observed values. The choice of the model’s components was made according to our clinical experience and to the published clinical and physiopathological data. The model has a modular design that allows future expansions with minor alterations in its structure. In its present form the model cannot be used for diagnosis. It is a tool designed to enlighten physiopathological processes. To exemplify its possible clinical application in the simulation of hypothetical situations and in the analysis of possible mechanisms responsible for hypo or hypercalcemias the model was used to simulate a certain number of published observations. An analysis of clinical and laboratory data from the Endocrinology Department of the Portuguese Cancer Institute (I.P.O.F.G.-C.R.O.L.,S.A.) is also presented. CONCLUSIONS In a population of 188 patients without an identifiable disease of the calcium metabolism at the Portuguese Cancer Institute the calcemia levels had a unimodal distribution with an average of 9.56 mg/dL and a S.E.M of 0.41 mg/dL. This observation confirms that serum calcium is regulated. Using published data; in which calcium metabolism was disrupted by calcium, PTH or calcitriol infusions; from biochemical and physiological studies of the action of controller factors on the calcemia; in which the response of target organs (parathyroid glands, intestine, bone, kidney) was studied it was possible to build a mathematical model of concentrated parameters of the calcium homeostasis. Analytical expressions used were based on enzymatic kinetics. The model is flexible and robust. It is stable when not disturbed and changes between steady states when disturbed. In its present form it provides simulations that reproduce closely a number of experimental clinical data. This does not mean that it can be used as a diagnostic tool for individual patients. The exhaustive utilisation of the model revealed the need of future expansions to include aspects of the calcium metabolism not included in its present form –hypertrophy or adenomas of the parathyroid glands, bone structure changes, participation of other controller factors such as magnesium – or insufficiently described – phosphate metabolism in hypoparathyroidism. The analysis of the data collected from the I.P.O.’s Endocrinology Department allowed the initial characterization of the different pathologies represented and of their possible physiopathological mechanisms. These observations are a starting point for future analysis. As examples of the relations found were: the distribution of patients in two groups according to the dependency of calcium by PTH levels or PTH levels by calcium concentration; the seasonal distribution of the serum concentrations of D25; its negative correlation with PTH concentration. It was also possible to extract the kinetics of the control of the synthesis of calcitriol by PTH. The analysis of immediate post-surgical levels of PTH in parathyroidectomized patients allowed the determination of its metabolic clearance. The model also allowed the simulation of the relations between Ca/PTH in blood, serum Ca/Fraction of tubular load excreted and Ca/P in blood for normal and high values of calcium. Simulations were made of pathological situations (in “virtual patients”): chronic infusions of calcium, PTH and calcitriol; changes in the characteristics of receptors. These simulations are not possible in real persons. They are an example of the use of this model in exploring possible mechanisms of disease through the observation of quantitative results not accessible to simple intuition. This model was useful in two phases: Firstly, its construction required a careful choice of data, its quantitative analysis and processing, an analytical description of the relations between controller factors and variables and their integration in a global structure. Secondly, the simulation of experimental or clinical (I.P.O.’s Endocrinology Department) data implied testing physiopathological explanations that previously were based on intuition. The construction and utilisation of the model didn’t demand an advanced mathematical preparation since user-friendly interactive software was used. This software was specifically designed for the simulation of dynamic systems. The programs are written in English using elementary algebra symbols. The essential function of this type of models is identical to that of those used by physicists since the XVII century which describe quantitatively natural processes and are an intellectual tool for the manipulation of concepts and the performance of “thought experiments” based in certain physical principles (conservation principles) that are the frontiers of reality.------------------RESUMÉE: Les concentrations circulantes de calcium sont constantes même pendant des variations de l’absorption intestinale et de l’élimination rénale de cet élément. La régulation de la calcémie est un système complexe qui comprend plusieurs éléments contrôleurs (la calcémie, la phosphorémie, les concentrations circulantes de l’hormone parathyroïdienne (PTH) e du calcitriol et d’autres comme les hormones stéroïdes ou des ions comme le magnésium) et plusieurs organes (glandes parathyroïdiennes, l’os, le rein et l’intestin). Les réponses de ces organes sont variées. Dans le cas plus simple, la cristallisation des sels de calcium correspond à un changement de phase dans lequel y participent des molécules organiques que la débutent, l’accélèrent ou l’inhibent. Généralement la combinaison d’un élément contrôleur avec leur récepteur de membrane (pour les peptides ou les ions) ou intracellulaire (pour les hormones stéroïdes) n’est que le premier pas d’une chaîne biochimique qu’introduit une grande amplification de la réponse. A cette variété de réponses correspondent des grandes différences des temps de réponses qu’y vont des minuits a semaines. Il est possible « observer » (mesurer) dans les fluides biologiques (sang, urine, fèces, etc.) les éléments plus importants du système de régulation de la calcémie (calcium, phosphate, PTH et le calcitriol) et les administrer en expérimentes aigus. Cette possibilité est visible dans la littérature publiée dans ce domaine qui est en croissance permanente. L’avenir des techniques de biologie moléculaire a permis caractériser des nombreuses dysfonctions de la régulation de la calcémie et on attend un diagnostique physiopathologique de ces dysfonctions chaque fois plus rigoureuses. Les connaissances dans ce domaine s’agrandissent et on a de plus de capacités pour faire des diagnostiques et il est chaque fois plus difficile les interpréter. L’analyse ou synthèse de systèmes complexes est l’activité plus noble des ingénieurs qui les permit dessiner des ponts, bateaux, avions ou automobiles. Avec des ordinateurs de médium ou grand port il les est possible utiliser descriptions mathématiques pour dessiner les systèmes et interpréter des éventuelles fautes d’opération. Ces descriptions mathématiques sont une séquence d’opérations réalisées dans un ordinateur selon « un programme informatique » qui ont reçu la désignation générique de modèles, pour analogie avec les équations de la physique qui ont été déduits d’un nombre de postulées et qu’ont permit représenter des processus physiques en équations mathématiques. Les fameuses équations de Newton sont peut-être les exemples plus connus des systèmes physiques. L’introduction des modèles mathématiques en biologie et en particulier en médecine est un évènement récent. Dans ce travaille, on a construit un modèle simplifié de l’homéostasie du calcium pour calculer les variables observables (concentrations de calcium, phosphate, PTH et calcitriol) pour les comparer. Les choix des components a été déterminés par notre expérience clinique et par l’information physiopathologique et clinique publiée. Le modèle a été construit de façon modulaire ce que permit leur postérieur expansion sans des grandes altérations dans la description mathématique et informatique déjà existante. Dans cette forme le modèle ne peut être utilisé comme un instrument de diagnostique. Il est un outil pour éclairer la physiopathologie. Le modèle a été utilisé pour simuler un certain nombre d’observations publiées et pour exemplifier leur possible utilisation clinique dans la simulation des hypothèses et de la physiopathologie des situations d’hypo ou hypercalcémie. On a fait une analyse des éléments des procès cliniques des malades observées dans le Service d’Endocrinologie de l’IPOFG-CROL, SA. Dans une population de 894 malades avec des différentes pathologies les valeurs de calcémie on une distribution uni modale avec une Médie de 9.56 mg/dL et une erreur standard de 0.41 mg/dL. Ces observations suggèrent que la calcémie soit sujette de régulation. En utilisant des résultats de travaux publiés dans lesquels le métabolisme du calcium a été changé par des infusions de calcium, calcitriol ou PTH, des études biochimiques et physiologiques sur des mécanismes d’action des éléments contrôleurs de la calcémie et de l’étude du comportement des organes cible (parathyroïdes, intestin, rein, os), il a été possible de construire un modèle mathématique de paramètres concentrés du système de régulation de la calcémie. Les expressions analytiques utilisées ont été basées sur la cinétique enzymatique de façon à que les paramètres aient eu une signification physique ou biologique. Le modèle est stable quand il n’est pas perturbé et transit entre états stationnaires quand il est sujet a des perturbations. A ce moment il fait des simulations qui reproduisent de façon satisfaisant un nombre d’observations expérimentales. La construction du modèle permit l’addiction de nouvelles relations dans les cas ou il est insuffisant. L’utilisation exhaustive du modèle a permit expliciter des aspects du métabolisme du calcium qui y ne sont pas compris – l’hyperplasie ou la formation des adénomes des parathyroïdes, les altérations de la structure des os, la participation d’outres éléments régulateurs (magnésium), ou sont insuffisamment décrites – les altérations du métabolisme des phosphates dans l’hypoparathyroidism. L’analyse de l’information des malades du Service d’Endocrinologie a permit caractériser les pathologies représentées et leurs possibles mécanismes physiopathologiques. Ces observations sont le point de départ pour les analyses futures. Sont des exemples des relations trouvées: la distribution des malades par deux groupes: ceux dans lequel la calcémie est déterminée par la PTH ou ceux dans lesquels la PTH est déterminée par la calcémie; la distribution sazonale de la concentration de la vitamine D; la corrélation négative entre la vitamine D et la PTH. On a eu la possibilité de déduire la cinétique de control de la PTH sur la synthèse du calcitriol. L’étude des niveaux circulants de PTH sur des sujets parathyroidectomisées a permit déduire leur taux de dégradation métabolique. Le modèle a permit simuler les relations Ca/PTH dans le sang, Ca/fraction éliminée par le rein, Ca/P dans le sang pour des valeurs normales ou hautes de calcium. On a fait des simulations de situations physiopathologiques (dans “malades virtuelles”): Infusions chroniques de calcium, PTH ou calcitriol; altérations des récepteurs. Ces simulations ne peuvent pas être réalisées dans les humains. Sont des exemples d’utilisation du modèle dans l’exploration des possibles mécanismes de la physiopathologie en observant des résultats quantitatifs inaccessibles à l’intuition. Le modèle a été utile pendant deux étapes des travaux: La première, dans sa construction on a choisi l’information disponible, son analyse quantitative, l’explicitation rigoureuse (analytique) des relations fonctionnelles entre les contrôleurs et les variables et sa intégration dans une structure globale. La deuxième, la simulation de situations expérimentales ou cliniques (du Service d’Endocrinologie) a obligé d’expliciter des raisonnements physiopathologiques généralement formulés utilisant l’intuition. Cette pratique a montré des comportements – action réduite des infusions de PTH (jusqu’à l’inhibition totale de leur respective sécrétion), nécessité d’augmenter la masse sécréteuse de la parathyroïde dans les insuffisants rénales, etc. La synthèse et utilisation du modèle n’ont pas besoin d’une formation avancée en mathématique et sont possibles grâce à un programme interactif qui a été conçu pour la simulation des systèmes dynamiques dans lesquels le programme se construit en anglais en utilisant la symbolique élémentaire de l’algèbre. La fonction noble de ces modèles est semblable à celles des physiques du XVII siècle: Permettre établir explications générales en fonctionnant comme un outil intellectuel pour manipuler des concepts et pour la réalisation d’expérimentes pensées en respectant certains principes de la physique (principe de la conservation) qu’établissent les frontières de la réalité.

Semantics of logic programs with explicit negation

After a historical introduction, the bulk of the thesis concerns the study of a declarative semantics for logic programs. The main original contributions are: ² WFSX (Well–Founded Semantics with eXplicit negation), a new semantics for logic programs with explicit negation (i.e. extended logic programs), which compares favourably in its properties with other extant semantics. ² A generic characterization schema that facilitates comparisons among a diversity of semantics of extended logic programs, including WFSX. ² An autoepistemic and a default logic corresponding to WFSX, which solve existing problems of the classical approaches to autoepistemic and default logics, and clarify the meaning of explicit negation in logic programs. ² A framework for defining a spectrum of semantics of extended logic programs based on the abduction of negative hypotheses. This framework allows for the characterization of different levels of scepticism/credulity, consensuality, and argumentation. One of the semantics of abduction coincides with WFSX. ² O–semantics, a semantics that uniquely adds more CWA hypotheses to WFSX. The techniques used for doing so are applicable as well to the well–founded semantics of normal logic programs. ² By introducing explicit negation into logic programs contradiction may appear. I present two approaches for dealing with contradiction, and show their equivalence. One of the approaches consists in avoiding contradiction, and is based on restrictions in the adoption of abductive hypotheses. The other approach consists in removing contradiction, and is based in a transformation of contradictory programs into noncontradictory ones, guided by the reasons for contradiction.

Política(s) de saúde no trabalho : um inquérito sociológico às empresas portuguesas

Resumo Política(s) de saúde no trabalho: um inquérito sociológico às empresas portuguesas A literatura portuguesa sobre políticas, programas e actividades de Segurança, Higiene e Saúde no Trabalho (abreviadamente, SH&ST) é ainda escassa. Com este projecto de investigação pretende-se (i) colmatar essa lacuna, (ii) melhorar o conhecimento dos sistemas de gestão da saúde e segurança no trabalho e (iii) contribuir para a protecção e a promoção da saúde dos trabalhadores. Foi construída uma tipologia com cinco grupos principais de políticas, programas e actividades: A (Higiene & Segurança no Trabalho / Melhoria do ambiente físico de trabalho); B (Avaliação de saúde / Vigilância médica / Prestação de cuidados de saúde); C (Prevenção de comportamentos de risco/ Promoção de estilos de vida saudáveis); D (Intervenções a nível organizacional / Melhoria do ambiente psicossocial de trabalho); E (Actividades e programas sociais e de bem-estar). Havia uma lista de mais de 60 actividades possíveis, correspondendo a um índice de realização de 100%. Foi concebido e desenhado, para ser auto-administrado, um questionário sobre Política de Saúde no Local de Trabalho. Foram efectuados dois mailings, e um follow-up telefónico. O trabalho de campo decorreu entre a primavera de 1997 e o verão de 1998. A amostra (n=259) é considerada representativa das duas mil maiores empresas do país. Uma em cada quatro é uma multinacional. A taxa de sindicalização rondava os 30% da população trabalhadora, mas apenas 16% dos respondentes assinalou a existência de representantes dos trabalhadores eleitos para a SH&ST. A hipótese de investigação principal era a de que as empresas com um sistema integrado de gestão da SH&ST seriam também as empresas com um (i) maior número de políticas, programas e actividades de saúde; (ii) maior índice de saúde; (iii) maior índice de realização; e (iv) maior percentagem dos encargos com a SH&ST no total da massa salarial. As actividades de tipo A e B, tradicionalmente associadas à SH&ST, representavam, só por si, mais de 57% do total. Os resultados, correspondentes às respostas da Secção C do questionário, apontam, para (i) a hipervalorização dos exames de medicina do trabalho; e por outro para (ii) o subaproveitamento de um vasto conjunto de actividades (nomeadamente as de tipo D e E), que são correntemente levadas a cabo pelas empresas e que nunca ou raramente são pensadas em termos de protecção e promoção da saúde dos trabalhadores. As actividades e os programas de tipo C (Prevenção de comportamentos de risco/Promoção de estilos de vida saudáveis), ainda eram as menos frequentes entre nós, a seguir aos Programas sociais e de bem-estar (E). É a existência de sistemas de gestão integrados de SH&ST, e não o tamanho da empresa ou outra característica sociodemográfica ou técnico-organizacional, que permite predizer a frequência de políticas de saúde mais activas e mais inovadores. Os três principais motivos ou razões que levam as empresas portuguesas a investir na protecção e promoção da saúde dos seus trabalhadores eram, por ordem de frequência, (i) o absentismo em geral; (ii) a produtividade, qualidade e/ou competitividade, e (iii) a filosofia de gestão ou cultura organizacional. Quanto aos três principais benefícios que são reportados, surge em primeiro lugar (i) a melhoria da saúde dos trabalhadores, seguida da (ii) melhoria do ambiente do ambiente de trabalho e, por fim, (iii) a melhoria da produtividade, qualidade e/ou competitividade.Quanto aos três principais obstáculos que se põem, em geral, ao desenvolvimento das iniciativas de saúde, eles seriam os seguintes, na percepção dos respondentes: (i) a falta de empenho dos trabalhadores; (ii) a falta de tempo; e (iii) os problemas de articulação/ comunicação a nível interno. Por fim, (i) o empenho das estruturas hierárquicas; (ii) a cultura organizacional propícia; e (iii) o sentido de responsabilidade social surgem, destacadamente, como os três principais factores facilitadores do desenvolvimento da política de saúde no trabalho. Tantos estes factores como os obstáculos são de natureza endógena, susceptíveis portanto de controlo por parte dos gestores. Na sua generalidade, os resultados deste trabalho põem em evidência a fraqueza teóricometodológica de grande parte das iniciativas de saúde, realizadas na década de 1990. Muitas delas seriam medidas avulsas, que se inserem na gestão corrente das nossas empresas, e que dificilmente poderão ser tomadas como expressão de uma política de saúde no local de trabalho, (i) definida e assumida pela gestão de topo, (ii) socialmente concertada, (iii) coerente, (iv) baseada na avaliação de necessidades e expectativas de saúde dos trabalhadores, (v) divulgada, conhecida e partilhada por todos, (vi) contingencial, flexível e integrada, e, por fim, (vii) orientada por custos e resultados. Segundo a Declaração do Luxemburgo (1997), a promoção da saúde engloba o esforço conjunto dos empregadores, dos trabalhadores, do Estado e da sociedade civil para melhorar a segurança, a saúde e o bem-estar no trabalho, objectivo isso que pode ser conseguido através da (i) melhoria da organização e das demais condições de trabalho, da (ii) participação efectiva e concreta dos trabalhadores bem como do seu (iii) desenvolvimento pessoal. Abstract Health at work policies: a sociological inquiry into Portuguese corporations Portuguese literature on workplace health policies, programs and activities is still scarce. With this research project the author intends (i) to improve knowledge on the Occupational Health and Safety (shortly thereafter, OSH) management systems and (ii) contribute to the development of health promotion initiatives at a corporate level. Five categories of workplace health initiatives have been identified: (i) Occupational Hygiene and Safety / Improvement of Physical Working Environment (type A programs); (ii) Health Screening, Medical Surveillance and Other Occupational Health Care Provision (type B programs); (iii) Preventing Risk Behaviours / Promoting Healthy Life Styles (type C programs); (iv) Organisational Change / Improvement of Psycho-Social Working Environment (type D programs); and (v) Industrial and Social Welfare (type E programs). A mail questionnaire was sent to the Chief Executive Officer of the 1500 largest Portuguese companies, operating in the primary and secondary sectors (≥ 100 employees) or tertiary sector (≥ 75 employees). Response rate has reached about 20% (259 respondents, representing about 300 companies). Carried out between Spring 1997 and Summer 1998, the fieldwork has encompassed two direct mailings and one phone follow-up. Sample is considered to be representative of the two thousand largest companies. One in four is a multinational. Union membership rate is about 30%, but only 16% has reported the existence of a workers’ health and safety representative. The most frequent workplace health initiatives were those under the traditional scope of the OSH field (type A and B programs) (57% of total) (e.g., Periodical Medical Examinations; Individual Protective Equipment; Assessment of Working Ability). In SMEs (< 250) it was less likely to find out some time-consuming and expensive activities (e.g., Training on OSH knowledge and skills, Improvement of environmental parameters as ventilation, lighting, heating).There were significant differences in SMEs, when compared with the larger ones (≥ 250) concerning type B programs such as Periodical medical examinations, GP consultation, Nursing care, Other medical and non-medical specialities (e.g., psychiatrist, psychologist, ergonomist, physiotherapist, occupational social worker). With regard to type C programs, there were a greater percentage of programs centred on Substance abuse (tobacco, alcohol, and drug) than on Other health risk behaviours. SMEs representatives reported very few prevention- oriented programs in the field of Drug abuse, Nutrition, Physical activity, Off- job accidents, Blood pressure or Weight control. Frequency of type D programs included Training on Human Resources Management, Training on Organisational Behaviour, Total Quality Management, Job Design/Ergonomics, and Workplace rehabilitation. In general, implementation of this type of programs (Organisational Change / Improvement of Psychosocial Working Environment) is not largely driven by health considerations. Concerning Industrial and Social Welfare (Type E programs), the larger employers are in a better position than SMEs to offer to their employees a large spectrum of health resources and facilities (e.g., Restaurant, Canteen, Resting room, Transport, Infra-structures for physical activity, Surgery, Complementary social protection, Support to recreational and cultural activities, Magazine or newsletter, Intranet). Other workplace health promotion programs like Training on Stress Management, Employee Assistance Programs, or Self-help groups are uncommon in the Portuguese worksites. The existence of integrated OSH management systems, not the company size, is the main variable explaining the implementation of more active and innovative workplace health policies in Portugal. The three main prompting factors reported by employers for health protection and promotion initiatives are: (i) Employee absenteeism; (ii) Productivity, quality and/or competitiveness; and (iii) Corporate culture/management philosophy. On the other hand, (i) Improved staff’s health, (ii) Improved working environment and (iii) Improved productivity, quality and/or competitiveness were the three main benefits reported by companies’ representatives, as a result of successful implementation of workplace health initiatives. (i) Lack of staff commitment; (ii) Lack of time; and (iii) Problems of co-operation and communication within company or establishment (iii) are perceived to be the main barriers companies must cope with. Asked about the main facilitating factors, these companies have pointed out the following ones: (i) Top management commitment; (ii) Corporate culture; and (iii) Sense of social responsibility. This sociological research report shows the methodological weaknesses of workplace health initiatives, carried out by Portuguese companies during the last ‘90s. In many cases, these programs and actions were not part of a corporate health strategy and policy, (i) based on the assessment of workers’ health needs and expectancies, (ii) advocated by the employer or the chief executive officer, (ii) planned and implemented with the staff consultation and participation or (iv) evaluated according to a cost-benefit analysis. In short, corporate health policy and action were still rather based on more traditional OSH approaches and should be reoriented towards Workplace Health Promotion (WHP) approach. According to the Luxembourg Declaration of Workplace Health Promotion in the European Union (1997), WHP is “a combination of: (i) improving the work organisation and environment; (ii) promoting active participation; (iii) encouraging personal development”.Résumée Politique(s) de santé au travail: une enquête sociologique aux entreprises portugaises Au Portugal on ne sait presque rien des politiques de santé au travail, adoptés par les entreprises. Avec ce projet de recherche, on veut (i) améliorer la connaissance sur les systèmes de gestion de la santé et de la sécurité au travail et, au même temps, (ii) contribuer au développement de la promotion de la santé des travailleurs. Une typologie a été usée pour identifier les politiques, programmes et actions de santé au travail: A. Amélioration des conditions de travail / Sécurité au travail; B. Médecine du travail /Santé au travail; C. Prévention des comportements de risque / Promotion de styles de vie sains; D. Interventions organisationnelles / Amélioration des facteurs psychosociaux au travail; E. Gestion de personnel et bien-être social. Un questionnaire postal a été envoyé au représentant maximum des grandes entreprises portugaises, industrielles (≥ 100 employés) ou des services (≥ 75 employés). Le taux de réponse a été environ 20% (259 répondants, concernant trois centaines d’entreprises et d’établissements). La recherche de champ, conduite du printemps 1997 à l’été 1998, a compris deux enquêtes postales et un follow-up téléphonique. L´échantillon est représentatif de la population des deux miles plus grandes entreprises. Un quart sont des multinationales. Le taux de syndicalisation est d’environ 30%. Toutefois, il y a seulement 16% de lieux de travail avec des représentants du personnel pour la santé et sécurité au travail. Les initiatives de santé au travail les plus communes sont celles concernant le domaine plus traditionnel (types A et B) (57% du total): par exemple, les examens de médecine du travail, l’équipement de protection individuelle, les tests d’aptitude au travail. En ce qui concerne les programmes de type C, les plus fréquents sont le contrôle et la prévention des addictions (tabac, alcool, drogue). Les interventions dans le domaine de du système technique et organisationnelle du travail peuvent comprendre les courses de formation en gestion de ressources humaines ou en psychosociologie des organisations, l’ergonomie, le travail posté ou la gestion de la qualité totale. En général, la protection et la promotion de la santé des travailleurs ne sont pas prises en considération dans l’implémentation des initiatives de type D. Il y a des différences quand on compare les grandes entreprises et les moyennes en matière de politique de gestion du personnel e du bien-être (programmes de type E, y compris l’allocation de ressources humaines ou logistiques comme, par exemple, restaurant, journal d’entreprise, transports, installations et équipements sportifs). D’autres activités de promotion de la santé au travail comme la formation en gestion du stress, les programmes d’ assistance aux employés, ou les groupes de soutien et d’auto-aide sont encore très peu fréquents dans les entreprises portugaises. C’est le système intégré de gestion de la santé et de la sécurité au travail, et non pas la taille de l’entreprise, qui aide à prédire l’existence de politiques actives et innovatrices dans ce domaine. Les trois facteurs principaux qui encouragent les actions de santé (prompting factors, en anglais) sont (i) l’absentéisme (y compris la maladie), (ii) les problèmes liés à la productivité, qualité et/ou la compétitivité, et aussi (iii) la culture de l’entreprise/philosophie de gestion. Du coté des bénéfices, on a obtenu surtout l’amélioration (i) de la santé du personnel, (ii) des conditions de travail, et (iii) de la productivité, qualité et/ou compétitivité.Les facteurs qui facilitent les actions de santé au travail sont (i) l’engagement de la direction, (ii) la culture de l’entreprise, et (iii) le sens de responsabilité sociale. Par contre, les obstacles à surmonter, selon les organisations qui ont répondu au questionnaire, seraient surtout (i) le manque d’engagement des travailleurs et de leur représentants, (ii) le temps insuffisant, et (iii) les problèmes de articulation/communication au niveau interne de l’entreprise/établissement. Ce travail de recherche sociologique montre la faiblesse méthodologique des services et activités de santé et sécurité au travail, mis en place par les entreprises portugaises dans les années de 1990, à la suite des accords de concertation sociale de 1991. Dans beaucoup de cas, (i) ces politiques de santé ne font pas partie encore d’un système intégré de gestion, (ii) il n’a pas d’évaluation des besoins et des expectatives des travailleurs, (iii) c’est très bas ou inexistant le niveau de participation du personnel, (iv) on ne fait pas d’analyse coût-bénéfice. On peut conclure que les politiques de santé au travail sont plus proches de la médecine du travail et de la sécurité au travail que de la promotion de la santé des travailleurs. Selon la Déclaration du Luxembourg sur la Promotion de la Santé au Lieu de Travail dans la Communauté Européenne (1997), celle-ci « comprend toutes les mesures des employeurs, des employés et de la société pour améliorer l'état de santé et le bien être des travailleurs » e « ceci peut être obtenu par la concentration des efforts dans les domaines suivants: (i) amélioration de l'organisation du travail et des conditions de travail ; (ii) promotion d'une participation active des collaborateurs ; (iii) renforcement des compétences personnelles ».

A debugging engine for parallel and distributed programs

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Informática pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia.

Avaliação da dispneia e padrões ventílatórios num grupo de doentes com limitação crónica do débito aéreo candidatos a um programa de reabilitação

Revista Portuguesa de Pneumologia 1995; 1:p. 119-127.

A regulated response to mitochondrial dysfunction modulates longevity and rates of living

Aging is a long-standing biological question of tremendous social and cultural importance. Despite this, only in the last 15 years has biology started to make significant progress in understanding the underlying mechanisms that regulate aging. This progress stemmed mainly from the use of model organisms, which allowed the discovery of several genes directly modulating longevity. Interestingly, several of these longevity genes are necessary for normal mitochondrial function, and disruption of their activity delays the aging process. This is somewhat paradoxical, considering the importance of cellular respiration for energy production and viability of eukaryotic organisms. One possible rationalization for this is that by decreasing cellular respiration, reactive oxygen species (ROS) generation is also reduced, and in that way, cellular decay and aging are delayed.(...)

Environmental indicator frameworks to design and assess environmental monitoring programs

Impact Assessment and Project Appraisal, vol. 22, n.1, March 2004, p. 47–62

Static detection of anomalies in transactional memory programs

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Studies on resistance and response to vancomycin in Enterococcus faecalis: a last resort antibiotic

Dissertation presented to obtain a Ph.D. degree in Biochemistry by Instituto de Tecnologia Química e Biológica Universidade Nova de Lisboa.

Double coverage and demand for health care: Evidence from quantile regression

An individual experiences double coverage when he bene ts from more than one health insurance plan at the same time. This paper examines the impact of such supplementary insurance on the demand for health care services. Its novelty is that within the context of count data modelling and without imposing restrictive parametric assumptions, the analysis is carried out for di¤erent points of the conditional distribution, not only for its mean location. Results indicate that moral hazard is present across the whole outcome distribution for both public and private second layers of health insurance coverage but with greater magnitude in the latter group. By looking at di¤erent points we unveil that stronger double coverage e¤ects are smaller for high levels of usage. We use data for Portugal, taking advantage of particular features of the public and private protection schemes on top of the statutory National Health Service. By exploring the last Portuguese Health Survey, we were able to evaluate their impacts on the consumption of doctor visi

25 anos de Inquérito Nacional de Saúde em Portug

RESUMO - O Inquérito Nacional de Saúde é um instrumento de observação em saúde promovido pelo Ministério da Saúde desde 1987, em resposta às necessidades crescentes de informação de saúde ligadas ao estabelecimento e às exigências de planeamento e avaliação decorrentes da instituição do Serviço Nacional de Saúde. O Inquérito Nacional de Saúde conta, até agora, com quatro edições. Os dados provêm através do estudo transversal de amostras probabilísticas da população portuguesa, através de entrevistas no domicílio, utilizando instrumentos e métodos válidos e estáveis. Os indicadores gerados descrevem o estado de saúde, utilização de cuidados de saúde e determinantes de saúde da população portuguesa residente em unidades de alojamento familiar e tem representatividade a nível nacional e regional. Além de útil para a investigação dos padrões e tendências na área da saúde da população, esta informação é importante como elemento de planeamento, na identificação de necessidades em saúde e na avaliação dos eventuais efeitos e impactes das intervenções realizadas na saúde da população. A evolução do Inquérito Nacional de Saúde depende da definição das necessidades de informação epidemiológica por parte do Estado e da sua integração no sistema europeu de inquéritos de saúde. --------------------------ABSTRACT – The National Health Interview Survey is an instrument of observation in health promoted by the Ministry of Health since 1987, in response to the growing demand for health information, derived from the institution of the National Health Service, as well as its planning and evaluation activities. The National Health Interview Survey has had four editions so far. Data are obtained through the cross-sectional study of probabilistic samples of the Portuguese population, through interviews at home, using valid and stable instruments and methods. Obtained indicators describe the state of health, use of health care and health determinants of the Portuguese population living in familiar dwellings, and are representative at national and regional levels. Besides its usefulness for the study of patterns and trends, this information is important for planning purposes, in the identification of health needs and for the evaluation of the eventual effects of the planned health interventions. The future of the National Health Interview Survey depends on the State’s definition of the needs of epidemiological information and also on its participation in the European system of health surveys. Keywords: health surveys; health indicators; epidem

Basement membrane alterarions in kernicteric brain microvasculature and pericyte response to bilirubin

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Caracterização da utilização da urgência pediátrica num hospital da área metropolitana de Lisboa

RESUMO - Introdução: Actualmente o uso excessivo dos serviços de Urgência Pediátrica hospitalares constitui uma das preocupações de gestores e administradores hospitalares. Esta má utilização pode contribuir para o aumento descomedido dos custos uma vez que a procura não é adequada para este tipo de serviço. A procura de respostas rápidas aos problemas de saúde contribui para a afluência exagerada e por vezes injustificada por parte da população. Objectivo: O objectivo deste estudo foi efectuar a caracterização da utilização da urgência pediátrica num hospital da área metropolitana de Lisboa, no sentido de compreender se existe, ou não, procura injustificada de cuidados de saúde. Material e métodos: Foi utilizado como suporte metodológico uma abordagem quantitativa, num estudo descritivo - correlacional. Foram analisados 36932 episódios de Urgência Pediátrica ocorridos num período de 6 meses (Julho 2010 a Janeiro 2011). Resultados: A amostra é constituída por 53,6% utentes do sexo masculino e por 46,4% do sexo feminino; onde o intervalo de idades mais representativo situa-se entre o 1 ano e 5 anos de idade. O concelho de Sintra apresenta 61% dos episódios, no entanto proporcionalmente o concelho de Amadora recorre mais à Urgência Pediátrica com 7,48% dos episódios. O dia com maior afluência é Segunda-feira com 17% dos episódios; 75% dos epsiódios ocorre entre as 8h - 20h, periodo de funcionamento dos Centros de Saúde. Foram considerados como não urgentes, 54,9% dos episódios, 88,8% destes são encaminhados para o Centro de Saúde. São não referenciados 90% dos episódios. Existe evidência de utilização injustificada do Serviço de Urgência Pediátrica por 49,5% dos utentes. Verifica-se que a utilização do serviço de urgência depende da residência dos utentes (p=0,001), a população da Amadora recorre mais à urgência. Existe evidência de relação entre o dia da semana e o acesso injustificado (p <0,001), quinta-feira apresenta 17,3% dos episódios não justificados. A recorrência injustificada ao serviço de urgência não depende do género (p=0,137). Existe relação entre a idade e a recorrência justificada, sendo estatisticamente significativa (p=0,006). Conclusão: Pode concluir-se que a “sobre utilização” e “inadequação” da procura são fenómenos presentes no Serviço de Urgência Pediátrica. Assim urgem medidas de contenção da utilização indevida, passando estas provavelmente por uma consciencialização e educação da população. - ABSTRACT - Introduction: Currently the overuse of Pediatric Emergency hospital services is a major concern of managers and hospital administrators. This misure may contribute to increased costs because of the inordinate demand is not appropriate for this type of service. The demand for rapid response to health problems contributing to the influx exaggerated and sometimes unjustified by the population. Objective: The aim of this study was carried out to characterize the use of emergency pediatric hospital in the metropolitan area of Lisbon, in order to understand whether there is or not unjustified demand for health care. Methods: We used it as a methodological support a quantitative approach, a descriptive study - correlation. We analyzed 36,932 episodes of pediatric emergency occurring in a period of six months (July 2010 to January 2011). Results: The sample consists of 53.6% of male users and 46.4% female, where the most representative age range is between 1 and 5 years old. The Municipality of Sintra has 61% of the episodes, but the proportion of the county Amadora Pediatric Emergency appeals more to the 7.48% of the episodes. Monday 17% of the episodes is the busiest day, 75% of episodes occurs between 8 am - 20 h period of operation of the Health Centres were considered non-urgent, 54.9% of episodes, 88.8 % of these are referred to the Health Center They are not referenced 90% of episodes. There is evidence of unjustified use of the Pediatric ER for 49.5% of users. It appears that the use of emergency service depends on the residence of users (p = 0.001), the population of Amadora uses more urgency. There is evidence of a relationship between the day of the week and unjustified access (p <0.001), Thursday shows 17.3% of the episodes are not justified. Recurrence unjustified the emergency room does not depend on gender (p = 0.137). There is a relationship between age and recurrence justified statistically significant (p = 0.006). Conclusion: It can be concluded that "on use" and "inadequacy" of demand phenomena are present in the Pediatric ER. So urge measures to curb misuse, these probably passing an awareness and education of the population.