Técnicas de controlo não-linear baseadas em Redes Neuronais: do algoritmo à implementação

O presente trabalho analisa soluções de controlo não-linear baseadas em Redes Neuronais e apresenta a sua aplicação a um caso prático, desde o algoritmo de treino até à implementação física em hardware. O estudo inicial do estado da arte da utilização das Redes Neuronais para o controlo leva à proposta de soluções iterativas para a definição da arquitectura das mesmas e para o estudo das técnicas de Regularização e Paragem de Treino Antecipada, através dos Algoritmos Genéticos e à proposta de uma forma de validação dos modelos obtidos. Ao longo da tese são utilizadas quatro malhas para o controlo baseado em modelos, uma das quais uma contribuição original, e é implementado um processo de identificação on-line, tendo por base o algoritmo de treino Levenberg-Marquardt e a técnica de Paragem de Treino Antecipada que permite o controlo de um sistema, sem necessidade de recorrer ao conhecimento prévio das suas características. O trabalho é finalizado com um estudo do hardware comercial disponível para a implementação de Redes Neuronais e com o desenvolvimento de uma solução de hardware utilizando uma FPGA. De referir que o trabalho prático de teste das soluções apresentadas é realizado com dados reais provenientes de um forno eléctrico de escala reduzida.

Implementação em hardware de uma Rede Neuronal com ummicroprocessador embebido em FPGA

O objectivo deste trabalho é a implementação em hardware de uma Rede Neuronal com um microprocessador embebido, podendo ser um recurso valioso em várias áreas científicas. A importância das implementações em hardware deve-se à flexibilidade, maior desempenho e baixo consumo de energia. Para esta implementação foi utilizado o dispositivo FPGA Virtex II Pro XC2VP30 com um MicroBlaze soft core, da Xilinx. O MicroBlaze tem vantagens como a simplicidade no design, sua reutilização e fácil integração com outras tecnologias. A primeira fase do trabalho consistiu num estudo sobre o FPGA, um sistema reconfigurável que possui características importantes como a capacidade de executar em paralelo tarefas complexas. Em seguida, desenvolveu-se o código de implementação de uma Rede Neuronal Artificial baseado numa linguagem de programação de alto nível. Na implementação da Rede Neuronal aplicou-se, na camada escondida, a função de activação tangente hiperbólica, que serve para fornecer a não linearidade à Rede Neuronal. A implementação é feita usando um tipo de Rede Neuronal que permite apenas ligações no sentido de saída, chamado Redes Neuronais sem realimentação (do Inglês Feedforward Neural Networks - FNN). Como as Redes Neuronais Artificiais são sistemas de processamento de informações, e as suas características são comuns às Redes Neuronais Biológicas, aplicaram-se testes na implementação em hardware e analisou-se a sua importância, a sua eficiência e o seu desempenho. E finalmente, diante dos resultados, fez-se uma análise de abordagem e metodologia adoptada e sua viabilidade.

Estudo de viabilização para a criação e implementação de uma associação para o desenvolvimento do destino turístico Monte

Numa época em que as tendências internacionais do Turismo se estão a implementar, no sentido da procura de produtos turísticos compósitos diversificados, integrando componentes associadas à cultura, ao património histórico, arquitectónico e monumental e património natural, o Núcleo Histórico do Monte, inteirando todas estas componentes, apresenta-se como um destino de eleição do turista que visita a Ilha da Madeira. Apresentando inúmeras potencialidades, como sejam a riqueza do seu património histórico, cultural e natural e as estruturas de lazer e recreio, distintas na Região Autónoma da Madeira, este destino, apresenta ainda algumas debilidades, nomeadamente a inexistência de alguns serviços fundamentais para o bom exercício da actividade turística e a inexistência de uma promoção conjunta dos locais, tornando a visita consideravelmente dispendiosa. O propósito deste trabalho, visa o estudo de viabilização para a criação de uma Associação para o Desenvolvimento do Destino Turístico Monte, possibilitando melhorias significativas no Núcleo Histórico, em termos de recuperação do seu património edificado; da disponibilização de informação; no estímulo ao comércio, desenvolvendo produtos de merchandising diferenciados; na elaboração de estratégias de promoção conjuntas; na realização de actividades de animação e formação; e na realização de acções de carácter pedagógico, com vista a aproximar a população local ao seu património, fomentando o gosto por iniciativas culturais, bem como, apelando para a importância da salvaguarda do património histórico, cultural e natural, não só como factor de identidade regional, mas também, como instrumento indispensável para o desenvolvimento sustentado da Região Autónoma da Madeira.

Formação contínua de professores em Educação Sexual: percepções de professores sobre as acções de formação e factores que têm influenciado a sua prática pedagógica: um contributo para a efectiva implementação da Educação Sexual nos Ensinos Básico - 2º e 3º Ciclos - e Secundários

Agostinho Ribeiro

Arquivo Regional da Madeira – Implementação e desenvolvimento de projectos educativos e culturais: um estudo de caso

Pretendemos, com este estudo, ajudar a clarificar junto da Comunidade Arquivística o conceito, metodologia e finalidades do Serviço Educativo em Arquivo. Recorremos ao exemplo de países como a França, Brasil e Espanha, com casos de sucesso na dinamização de actividades educativas e culturais nos seus Arquivos. Posteriormente, apresentamos um Estudo de Caso sobre a implementação do Serviço Educativo no Arquivo Regional da Madeira, em 2005. Esperamos, a partir da avaliação da experiência efectuada, contribuir com uma perspectiva útil a outras Instituições que pretendam iniciar um projecto desta natureza.

Desenvolvimento vocacional no 2º Ciclo do Ensino Básico: a experiência da implementação de um programa numa escola rural da Madeira

O desenvolvimento vocacional é uma das áreas da psicologia que tem sido cada vez mais valorizada em contexto educativo. Com as mudanças que têm vindo a ocorrer na conceção e construção da carreira profissional, é fundamental que os alunos sejam orientados para uma perceção realista e organizada do seu percurso escolar. É a partir da infância que as bases para o desenvolvimento dos interesses e valores são criadas, formando as atitudes que permitirão a adaptação ao meio social e laboral. Apesar de estar patente que o desenvolvimento vocacional deve ser promovido longitudinalmente, ao longo da escolaridade e antes dos momentos de tomada de decisão, são poucos os estudos que se têm focado nesta temática. Neste sentido, foi elaborado e implementado um programa de desenvolvimento vocacional destinado ao 2º ciclo do ensino básico. Este programa foi aplicado numa escola pública da Região Autónoma da Madeira, tendo participado 155 alunos do 5º e 6º anos do ensino básico e com idades compreendidas entre os 9 e os 15 anos. Num desenho quasi-experimental, estes estudantes foram distribuídos em dois grupos, um experimental (N = 79) e outro de controlo (N = 76), conforme participassem ou não no programa. O programa foi constituído por 10 sessões envolvendo atividades de exploração do meio, profissões, percurso de vida e autoconceito sendo que a sua avaliação foi realizada através da Escala de Consciência de Carreira na Infância (Jorge, 2011) aplicada no início e no fim do programa. Os resultados indicam que a intervenção foi eficaz ao nível da promoção da consciência de carreira nos alunos do grupo experimental, comparativamente aos do grupo de controlo. Os resultados são analisados e discutidos considerando a relevância da promoção de intervenções desta natureza em contexto escolar, de forma a consciencializar os alunos para a importância do autoconhecimento e da construção do seu percurso escolar e vida.

Implementação de um sistema autónomo para a geração de visualizações 3D de dados ambientais

Este trabalho foi realizado na Universidade da Madeira, no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, tendo como título “Implementação de um sistema autónomo para a geração de visualizações 3D de dados ambientais”. A visualização 3D tem vindo a ganhar terreno em áreas como o entretenimento, medicina, arquitetura e desenho de equipamentos, entre outros. Relativamente à visualização de dados ambientais (oceano e atmosfera) em 3D, esta é uma área pouco explorada. Como tal, foi proposto o estudo e criação de um sistema autónomo capaz de gerar imagens 3D de dados ambientais e disponibilizar as mesmas na web. O estudo iniciou-se com testes às ferramentas que permitem a visualização 3D de dados ambientais, de forma a escolher a que mais se adequa ao sistema a implementar. Após diversos testes às várias ferramentas, a que mais se destacou foi o IDV (Integrated Data Visualization), pelas suas funcionalidades e capacidade de ser executado de forma automática. A implementação do sistema foi efetuada ao longo de diversas etapas: pré-processamento dos dados; escolha das visualizações a disponibilizar na web; escrita do script responsável pelo processo; criação das páginas web para visualização das imagens e implementação de todo o sistema em ambiente Linux. Este sistema foi desenvolvido tendo em conta a adição de novas visualizações, assim como a alteração das visualizações existentes. A possibilidade de adicionar/alterar visualizações de forma simples também foi tida em conta, de forma a não ser necessário reestruturar todo o sistema.

Implementação de sistemas eólicos para redes de sensores sem fios

O trabalho tem por objetivo principal estudar a utilização de aerogeradores para microprodução de energia (menor que 1 W) de forma a poderem alimentar os nós das redes de sensores sem fios. Para tal, analisaram-se dois tipos de aerogeradores, os de eixo vertical e os de eixo horizontal, tendo-se efetuado simulações de CFD (Computational Fluid Dynamics) para verificar o desempenho das turbinas, de forma a determinar qual é o mais adequado. Foi realizado o projeto dos dois sistemas e analisou-se em particular as turbinas, os geradores e os conversores de potência de forma a avaliar o desempenho. Efetuaram-se simulações para determinar o comportamento esperado e posteriormente realizaram-se as medições experimentais num túnel de vento, tendo-se concluído que, para a dimensão dos aerogeradores desenvolvidos, o sistema vertical produz mais potência que o de eixo horizontal para velocidades de vento inferiores a 4,5 m/s e tem a grande vantagem de não ser significativamente afetado pela turbulência do vento. No entanto, o sistema de eixo horizontal é sempre mais eficiente para qualquer velocidade de vento, devido ao seu coeficiente de potência ser sempre superior ao do sistema vertical. Também se comparou o desempenho do conversor DC-DC redutor-elevador inversor com o elevador tendo-se determinado que o segundo apresenta melhor desempenho, na gama de valores de tensão utilizados no trabalho. Por fim implementaram-se os sistemas em ambiente real de forma a verificar como se comportam quando estão expostos aos elementos com a velocidade e a direção do vento a variar. Concluiu-se que mesmo com ventos fracos a potência produzida é suficiente para carregar uma bateria de 3,6 V (tensão nominal) e alimentar a carga, pelo que o uso de energia eólica é uma boa alternativa à energia fotovoltaica.

Desenho e implementação da presença web do Rali Vinho da Madeira

A promoção de qualquer evento passa, em muito, pela utilização da Internet como meio de disponibilização e propagação de conteúdos, através de um website ou de redes sociais. Mas não é só para a disponibilização de conteúdos que estes websites são úteis. A adição de funcionalidades permite torná-los em plataformas mais completas e com os mais diversos propósitos, incluindo elementos para a gestão do próprio evento. Este projeto surge da necessidade da organização do Rali Vinho Madeira (RVM) em substituir a plataforma existente, insuficiente para as necessidades atuais na área da divulgação pública do evento e na gestão das inscrições e registo de diversas entidades participantes no evento. Assim, o objetivo principal deste projeto passou pelo desenvolvimento de um novo website que implementasse os requisitos de forma satisfatória tanto para a organização do RVM como para os utilizadores. Ao mesmo tempo foi também importante garantir que o servidor onde estaria alojada a nova plataforma possuiria o melhor desempenho possível em condições reais, usando para o efeito um plano de testes de carga para validar as configurações escolhidas e detetar atempadamente possíveis problemas. Um último componente da plataforma do RVM, desenvolvido ainda no âmbito deste trabalho, foi o desenvolvimento de uma aplicação web para consulta dos resultados em equipamentos mobile, como smartphones e tablet’s. Ao longo deste documento são descritas as várias etapas do projeto, de onde se destacam: (1) a avaliação de websites para melhorar a caracterização dos requisitos, (2) o processo de análise, especificação e desenvolvimento da plataforma, e (3) a realização de testes de carga como meio de validação das configurações do servidor para um desempenho satisfatório durante a prova. O módulo Rally Entries, central para a organização e também para este projeto, transforma uma plataforma simples de disponibilização de conteúdos num sistema para gestão das inscrições de diversas entidades no âmbito do RVM. Além da descrição da implementação e das funcionalidades deste módulo, é ainda descrita a forma como este componente será capaz de se adaptar a novos requisitos em futuros eventos. A validação da plataforma desenvolvida passou por um contato com os utilizadores através de inquéritos. No geral os resultados obtidos foram positivos, comparativamente à plataforma existente e a websites de outros ralis. Como evento integrante das atividades da Federação Internacional do Automóvel (FIA) e da Federação Portuguesa de Automobilismo e Karting, o website também integrou a avaliação do evento feito por estas organizações, tendo recebido em ambas as avaliações 4 pontos em 5 possíveis. Por último, os testes de carga realizados revelaram ser uma grande ajuda na preparação da plataforma, principalmente para os períodos de pico de acessos, tendo esta sido capaz de responder de forma previsível à carga a que foi sujeita.

Desenho e implementação de uma plataforma integrada para monitorização e gestão de uma rede de um departamento da UMa

A área da gestão de sistemas e redes tem vindo a alcançar um papel crucial em todas as áreas das Tecnologias de Informação (TI). Com o constante desenvolvimento das redes, em dimensão, inovação tecnológica ou em heterogeneidade, o processo de gestão e monitorização destes sistemas tornou-se cada vez mais exigente e complexo, forçando diversas organizações a investir na implementação ou aquisição de algum software de apoio para os gestores de redes. Com o presente trabalho, pretende-se implementar uma solução integrada para permitir uma gestão preventiva e correctiva dos sistemas da rede informática de um dos departamentos da Universidade da Madeira, denominado por Centro de Competências de Ciências Exactas e da Engenharia (CCCEE). A abordagem a essa solução começa por dar a conhecer alguns dos princípios mais importantes das tradicionais arquitecturas de gestão de redes, e por apresentar um modelo de referência que disponibiliza um conjunto de boas práticas para a gestão de TI. O trabalho continua com o estudo das características da rede informática existente nas instalações do CCCEE, identificando-se não só as reais necessidades na área da gestão e monitorização das TI, como também os principais problemas que a nova solução deveria intervir. A partir destes dados e através de uma análise a um conjunto de ferramentas de gestão e monitorização de redes, selecionou-se a que mais se adequava à realidade do CCCEE. Este trabalho terminou com a monitorização e gestão, contínua e eficiente, das tecnologias de informação do CCCEE, através da implementação da arquitectura de uma solução integrada, de acordo com requisitos e políticas do CCCEE.

Desenho e implementação de uma plataforma integrada para monitorização e gestão da rede da UMa

Na atualidade, as estruturas e serviços de redes informáticas massificaram-se de forma heterogénea. Aumenta, assim, a importância de garantir aos utilizadores, segurança, fiabilidade e disponibilidade da rede. Posto isto, os administradores de redes têm de manter uma qualidade de serviço elevada utilizando novas formas de vigiar a rede. No âmbito deste projeto, o trabalho desenvolvido, atendendo às necessidades principais do ambiente a ser monitorizado, pretende-se implementar uma solução integrada de gestão das Tecnologias de Informação da Universidade da Madeira, para permitir uma gestão preventiva e corretiva. A abordagem selecionada começou com a fundamentação e conceitos teóricos sobre a gestão de rede, apresentando modelos de gestão de redes e o estudo de quatro sistemas, de domínio público, de gestão e monitorização de redes, destacando as suas principais arquiteturas e funcionalidades. O trabalho continuou com a contextualização do problema através do estudo e descrição da dimensão e da heterogeneidade da rede da Universidade da Madeira. Prosseguiu com a criação de vários cenários de rede que serão utilizados ao longo do trabalho, como apoio nas três partes em que este foi dividido para obter a solução pretendida, nomeadamente a “Contextualização do problema”, “Análise e Desenho da solução” e “Implementação da solução”. Na criação de uma arquitetura de uma solução, tendo em conta as prioridades definidas pelo gestor de rede, este trabalho fornece à Universidade da Madeira um sistema de monitorização e gestão integrada, através do qual os seus gestores de rede poderão, de forma eficiente e contínua, gerir as Tecnologias de Informação pertencentes a esta Instituição.