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.

Aplicação de retroanálise na escavação de um túnel na Ilha da Madeira

Pretende-se determinar os parâmetros geomecânicos de um maciço atravessado por um túnel construído na ilha da Madeira, através de retroanálise. Para tal, recorre-se a um modelo numérico tridimensional para simular o avanço da escavação e a dados obtidos a partir da instrumentação da obra, nomeadamente, através da medição de convergências e deslocamentos superficiais. A análise numérica é aplicada a um problema de identificação de parâmetros geomecânicos, em três secções localizadas muito próximas do emboquilhamento do Faial, do túnel do Faial/Cortado. Este problema rege-se por um comportamento elástico perfeitamente plástico e um critério de rotura de Mohr-Coulomb. Para a resolução do problema recorreu-se à utilização do software de diferenças finitas, FLAC3D, tendo-se usufruído da sua base de programação para modelar o processo complexo de escavação e suporte do túnel. A modelação tridimensional no FLAC3D é conseguida através da sua linguagem de programação interna, FISH, criando funções capazes de simular o processo da escavação parcial, instalação dos elementos de suporte, e monitorizar e extrair as variáveis pretendidas. Numa primeira fase realizou-se uma análise paramétrica relativamente ao comportamento do maciço fazendo variar alguns parâmetros geomecânicos deste. Numa segunda fase do estudo, procedeu-se à otimização de um conjunto de parâmetros elásticos e resistentes, intrínsecos ao material envolvente do túnel, através de retroanálise. A otimização dos parâmetros foi realizada por meio da utilização de expressões de cálculo de medida de dispersão estatística entre os dados obtidos a partir da instrumentação em obra e os resultados correspondentes obtidos a partir da análise numérica. Os valores obtidos para os diferentes parâmetros do maciço rochoso foram comparados com os respetivos valores recolhidos na bibliografia para maciços da ilha da Madeira, bem como com os valores previstos pela caracterização geomecânica efetuada durante a fase de construção do túnel objeto de estudo.

Comparação de sistemas de programação

Este trabalho compara as soluções disponibilizadas pelos sistemas Derive 5.0, Maple 6 e Mathematica 4.0 para problemas que encontramos no ensino secundário e também nos primeiros anos da universidade. Procuramos destacar os aspectos distintos entre cada um dos programas ao mesmo tempo que fazemos referência aos pontos em que tudo se passa de forma semelhante. Esta dissertação aborda o cálculo numérico, o cálculo simbólico, a programação e os gráficos. Para cada um dos assuntos é estudada a forma como se podem resolver os problemas através dos três sistemas comparando-se estas soluções. Inicialmente, é feita uma abordagem que permite ao utilizador adquirir os conhecimentos básicos acerca dos diversos programas. Tratamos de seguida de algumas questões relacionadas com o cálculo numérico e com algumas funções nomeadamente da Teoria dos Números. Referimos listas e funções e são analisadas diversas formas de manipular listas e os seus elementos bem como algumas áreas da Análise Matemática das quais destacamos as equações, a derivação e a integração compreendendo cálculo numérico e cálculo simbólico. Examinamos um vasto conjunto de operações definidas sobre matrizes (representadas como listas de listas) e polinómios que abrangem as operações mais comuns de cada um dos campos. Analisamos também a programação recursiva, a programação imperativa, a programação funcional e a programação por regras de reescrita. A abordagem aqui adoptada foi a de fornecer ao utilizador as construções chave mais importantes que cada paradigma de programação utiliza bem como as informações básicas acerca do funcionamento de cada uma delas de modo a permitir a resolução dos problemas propostos. Por último os gráficos sobre os quais incidiu a nossa análise foram os de uma e de duas variáveis representados no referencial cartesiano, gráficos estes que são os mais utilizados quer ao nível do ensino superior quer ao nível do ensino secundário. A qualidade e a facilidade de obter rapidamente as representações dão outra dimensão ao estudo dos gráficos principalmente quando estamos a falar de gráficos a três dimensões. A ideia de animação gráfica é também aqui abordada sendo evidente os benefícios da utilização da mesma nos programas em que é possível efectuá-la. Concluímos que na programação o Mathematica destaca-se em relação aos demais o mesmo se passando no Maple no respeitante à representação gráfica. O Derive permite que durante o contacto inicial seja mais fácil trabalhar e aprender a linguagem própria.

Contribuição para o estudo da aprendizagem da matemática e da programação em comunidades virtuais de prática com foco no uso de robots como mediadores da aprendizagem

Contribuição para o Estudo da Aprendizagem da Matemática e da Programação em Comunidades Virtuais de Prática com Foco no Uso de Robots como Mediadores da Aprendizagem O propósito deste estudo, desenvolvido no âmbito de um projeto de investigação que envolveu a utilização de robots na aprendizagem colaborativa da Matemática e da Informática através da Web, é analisar e discutir a noção de participação e o processo de construção do conhecimento em comunidades virtuais de prática. O referido projeto foi desenvolvido em três etapas principais. Na primeira, foram selecionadas as ferramentas de comunicação a serem utilizadas. A segunda etapa envolveu a elaboração e contextualização dos problemas-desafio a serem resolvidos pelos grupos virtuais. A terceira e última etapa do projeto compreendeu o registo e a recolha dos dados e informações obtidos nas reuniões virtuais com grupos de alunos do Ensino Secundário e sua posterior análise, utilizando uma abordagem qualitativa de natureza interpretativa, tendo como referencial teórico a teoria da aprendizagem situada de Lave e Wenger e os conceitos subjacentes às comunidades de prática, objetivando com isto melhor compreender os efeitos das tecnologias sobre tais comunidades, bem como as características da aprendizagem realizada em espaços virtuais. A utilização de robots como mediadores da aprendizagem facilitou a exploração de conceitos abstratos fundamentais relativos às áreas da Matemática e da Informática, permitindo com isto que as tarefas de programação necessárias à resolução dos problemas propostos fizessem mais sentido, pelo facto dos resultados obtidos poderem ser concretizados no mundo real.

Novas tecnologias, cognição e cultura: um estudo no primeiro ciclo do Ensino Básico

O estudo, que incide sobre a actividade de uma turma do primeiro ano do primeiro ciclo trabalhando na sala de computadores da sua escola situada em meio urbano da cidade do Funchal, descreve e interpreta criticamente a cultura emergente e no interior da qual a turma de alunos de seis anos, a sua professora e um investigador exploraram computadores, em tarefas que se pretenderam curricularmente integradas, durante todo o ano lectivo de 1997/98. Trata-se de um estudo de características etnográficas - observação participante activa - em que o investigador chegou a assumir um grau de implicação bastante elevado. O estudo divide-se em duas partes. Na primeira faz-se a revisão da literatura, discutindo-se as questões da a) cultura, da b) incorporação da tecnologia na escola, da c) linguagem Logo e dos seus pressupostos teóricos, da d) cognição em interacção e cooperação na perspectiva de Vygotsky e continuadores, procurando-se clarificar o conceito de cultura da escola - o que levou à identificação de um invariante cultural - e fundamentar uma opção de intervenção educativa. Na segunda parte discute-se a e) metodologia, f) caracteriza-se a escola onde decorreu o estudo, g) descreve-se e interpreta-se a cultura emergente da actividade da turma, cuja orientação decorreu à luz da intervenção educativa deduzida na primeira parte.

Arquitectura semântica para a integração de sistemas no domínio do turismo

A indústria do turismo caracteriza-se pela sua heterogeneidade e pelo grande volume de transacções realizadas on-line. Cada vez mais os pequenos operadores turísticos optam por desenvolver os seus pequenos sistemas de reservas, para não terem de estar submetidos ao pagamento de comissões às entidades que gerem os grandes sistemas de informação turística. Devido a este facto, têm surgido um grande número de novas fontes de informação turística na Internet. A proliferação de informação turística torna complexo o planeamento das férias por parte do turista. A implementação de sistemas de integração de informação turística torna-se uma necessidade urgente. Ao mesmo tempo que ajudam o turista no planeamento das férias, também permitem aos operadores implementarem novas estratégias de marketing. Uma destas novas estratégias de marketing passa pela implementação do conceito de “Dynamic Packaging”. O “Dynamic Packaging” permite ao turista, ou ao agente turístico, a construção de pacotes que incluem produtos turísticos escolhidos por este sem qualquer limitação. Aos operadores turísticos, permite a criação de regras de negócio sobre a constituição de um pacote. As regras são depois aplicadas dinamicamente à medida que os pacotes são definidos. A arquitectura SEED define a implementação de um sistema de integração de informação turística. Pretende também disponibilizar a base para a implementação de sistemas que suportem o “Dynamic Packaging”. A integração da informação é realizada através da utilização das tecnologias associadas à Web Semântica. A implementação do “Dynamic Packaging” é suportada pela utilização de motores de inferência que permitem a definição e interpretação de regras semânticas.

MetaSketch OCL Interpreter

No contexto das tecnologias propostas pela OMG, o MOF é utilizado para definir a sintaxe de linguagens de modelação, contudo, os aspectos semânticos não podem ser capturados usando esta linguagem. A descrição dos aspectos não sintácticos é realizada com recurso à linguagem OCL. Consequentemente, para uma completa definição de uma linguagem de modelação é necessário incorporar o OCL no MOF, criando uma infra-estrutura que possui a expressividade necessária para realizar esta função. Este projecto visa complementar a ferramenta de metamodelação MetaSketch Editor, introduzindo a capacidade de executar expressões em OCL e permitindo, desta forma, a verificação semântica dos modelos construídos usando o MetaSketch Editor. A gramática da linguagem OCL adoptada está de acordo com a especificação elaborada pela OMG (2006-05-01), juntando-se algumas contribuições de trabalhos existentes sobre esta linguagem. O projecto envolveu a implementação de um parser com recurso ao sistema GOLD Parser, a implementação da standard library do OCL em C# e, por último, a implementação de uma estratégia de execução das expressões em OCL.

Sintaxe e semântica do verbo ser no romance em nome da terra de Vergílio Ferreira

O meu encontro literário com Vergílio Ferreira deu-se há cerca de seis ou sete anos, quando resolvi comprar e ler Cartas a Sandra, romance que como o nome indica é escrito como se de uma compilação de cartas se tratasse e que foi deixado incompleto e editado postumamente. Esta edição póstuma é da responsabilidade da herdeira (esposa do autor) e do Círculo de Leitores. Inicialmente, confesso, fui seduzida pelo título, mas depois, a leitura da obra deixou uma vontade sôfrega de querer saber mais sobre a escrita vergiliana. Nas disciplinas de literatura da minha licenciatura, pouco ou nada se tratou sobre Vergílio Ferreira mas, apesar disso, encetei algumas pesquisas e leituras que me foram despertando, cada vez mais, o interesse e a predilecção pelas obras deste autor. Mais tarde, já no Curso de Mestrado, ponderei a possibilidade de uma abordagem ao romance em nome da terra e sobre o qual tinha conhecimento da existência de alguns trabalhos, na sua maioria, ao nível da análise literária e/ou estilística. Com uma apetência natural para a área da linguística, considerei com carinho a hipótese de elaborar uma Dissertação de Mestrado que se aproximasse mais do campo da interpretação e análise linguísticas, nomeadamente do valor do verbo Ser na escrita vergiliana e, em particular, no romance-problema em jeito de carta. Consciente de que a tarefa não iria ser fácil, que teria, necessariamente, que envolver a leitura e releitura (nalguns casos de modo transversal) de todo um conjunto de produções, quer do autor, quer dos que ao seu estudo se dedicaram, quer ainda de obras de carácter filosófico e existencialista, foi com agrado que comecei a minha pesquisa e, a posteriori, a selecção dos materiais que julguei pertinentes para a prossecução do objectivo que me tinha proposto. Por conseguinte, tenho que agradecer a todas as pessoas que me ajudaram, de uma ou de outra forma, em especial ao Professor Doutor João Malaca Casteleiro, pelo facto de ter aceite o meu pedido de orientação da presente Dissertação, pela sua disponibilidade e paciência, pela cedência de alguns materiais, pelos seus comentários sábios e experientes e, acima de tudo, pela sua sabedoria na matéria e pelo interesse demonstrado quanto ao tema, o que se traduz, ao que julgo, naquilo que se entende, verdadeiramente, por orientação de uma Dissertação de Mestrado. Agradeço também aos colegas do curso que me motivaram, em particular à Judite e à Natália, que tiveram a coragem de assumir um compromisso de amizade, pelo facto de me ouvirem, questionarem e, principalmente criticarem e encorajarem aquando das nossas discussões sobre este meu trabalho. Por último, não poderia deixar de referir e agradecer igualmente a simpatia com que fui recebida pela Dona Augusta e pelo senhor professor José Rodrigues, na Vila Josephine1, morada de férias de Vergílio Ferreira, em Melo, e onde foram escritos muitos dos seus trabalhos (nas férias grandes, com uma caneta de nanquim virada ao contrário, para conseguir uma caligrafia mais fina e apurada, e num sofá cor-de-rosa-velho, ao pé da janela, com uma tábua nos joelhos a servir de escritório, o cinzeiro do lado esquerdo2). Gostaria ainda de agradecer a sua pronta e sábia ajuda, por terem partilhado comigo detalhes sobre o autor e que não vêm nos livros, sendo o Professor, ele próprio, um livro aberto no que se refere ao seu cunhado e amigo Vergílio, aos seus trabalhos, à sua vontade de valorizar um escritor que lhe foi tão próximo... Agradeço-lhe ainda o privilégio de me ter permitido trabalhar um pouco no escritório do autor. Esse momento proporcionou-me mais uma de muitas alegrias breves de que tem sido constituída a minha também breve existência, e a consciencialização para o facto de que o meu caminho ainda fica muito longe e, fazendo uso de palavras de Vergílio Ferreira: “A estrada é larga e segura porque foi construída apenas pela experiência dos homens. Não percas mais os teus passos pela areia movediça e estéril…”. Procurarei, pois, seguir estes e outros sábios conselhos, à medida que desenvolver este trabalho.

Design e gestão de sistemas, robótica, redes e médias interativos

Este relatório pretende ilustrar a experiência profissional obtida, principalmente após a conclusão, em 1998, da Licenciatura em Engenharia de Sistemas e Computadores na Universidade da Madeira. Esta experiência circunscreve-se à proficiência nas áreas de redes de comunicação de dados, automação e robótica e desenvolvimento de média interativos (tanto na vertente de CD-ROMs como orientado à Internet). Embora também disponha de experiência no ensino destas áreas citadas, foram privilegiados os projetos com uma relevância mais técnica atendendo à natureza deste mestrado. Sendo assim, são apresentadas nestas quatro áreas primeiro uma descrição dos projetos realizados no âmbito do percurso profissional, para depois descrever uma implementação (relativa a cada área) utilizando uma metodologia científica que fora alvo de estudo na componente letiva deste mestrado, salientando as virtudes e defeitos de ambas as abordagens e comparando os resultados obtidos. Em síntese, é analisado o projeto de gestão de sistemas de redes das Escolas Secundárias Francisco Franco e Jaime Moniz (no âmbito do desempenho das funções de Diretor das Instalações Informáticas em ambas as instituições) culminando numa proposta de implementação utilizando equipamentos da Cisco; é analisado o projeto de CD-ROM sobre a Reserva Natural das Ilhas Desertas para depois completar um jogo educativo utilizando uma metodologia científica de Game Design; são descritos os websites desenvolvidos (com especial ênfase nos realizados enquanto técnico superior de informática na Secretaria Regional do Ambiente e dos Recursos Naturais) para concluir com uma proposta de implementação de um sistema de marcação de reuniões orientado para a Cloud; finalmente, é descrito a utilização dos kits Lego Mindstorms para o ensino da programação, propondo uma implementação de baixo custo (alternativa) baseada num Raspberry Pi e componentes acessórios (tanto estandardizados como construídos com uma RepRap). Em suma, é contraposto o rigor e método do ensino académico com o pragmatismo e metas de produtividade exigidas no mercado de trabalho.

Saber ler, saber aprender: será a linguagem o preditor principal da inteligência?

O interesse pelo estudo da relação entre a linguagem e a inteligência tem vindo a aumentar nos últimos anos. O objectivo deste estudo consiste em realizar o enquadramento teórico dos antecedentes e estado actual do tema. Um século de investigação em torno da inteligência não foi suficiente para clarificar um conjunto de questões e controvérsias a propósito da delimitação psicológica deste constructo. Como em outros campos da ciência, também aqui os avanços da investigação introduziram novas questões e novas incertezas. A linguagem por materializar várias funções humanas assume um papel fundamental na aprendizagem do indivíduo. E os problemas de realização escolar, embora constituam antes de mais um problema para o indivíduo que os exibe, representam na verdade bem mais do que um problema individual. As suas facetas sociais, políticas e económicas são por demais evidentes.

Dados, informação, conhecimento, ensino de programação, a inteligência empresarial e as suas motivações

O objetivo deste relatório é dar a conhecer um possível percurso de carreira para um aluno que, à entrada no mundo profissional, se interessou por sistemas de suporte à decisão e mais tarde enveredou por uma carreira de docente. Descrevi a minha experiência profissional desde a entrada no curso de Engenharia Informática e as opções que fui tomando durante e depois do curso, demonstrativas do interesse e tendências para a área de suporte à decisão dentro das TI, help desk, assim como pela área do ensino. Assim, o facto de ter trabalhado em diversas áreas e em diversas entidades, colaborei destacadamente na CENTRIA, Portugal Telecom (System Care) e Escola Secundária de Francisco Franco. Nestas entidades fiz desenvolvimento aplicacional em Text Mining, na definição de requisitos, na qualidade e integração de dados e na transmissão de ensinamentos. Esta multiplicidade de contextos permitiu a minha evolução profissional e humana. O curso na FCT-UNL capacitou-me para ser tolerante à frustração, devido aos inúmeros obstáculos com que me fui deparando ao longo do curso, transmitindo-me, assim, uma capacidade de adaptação ao nível das mais diversas tecnologias e metodologias. Ao longo da minha carreira, e graças a todos os ensinamentos assimilados, tenho conseguido ultrapassar sempre as tarefas difíceis a nível técnico, funcional e de gestão que me foram surgindo. Espero transmitir claramente como funcionam os meus projetos, as suas componentes, dificuldades e particularidades.

Interoperabilidade e otimização da gestão de redes com a framework NSDL

As redes de computadores cresceram nas últimas décadas em diversidade e complexidade,sempre procurando manter um nível elevado de qualidade na comunicação. Atualmente existe uma variedade de ferramentas para a gest~ao de redes que cobrem de forma completa ou parcial as diferentes etapas do ciclo de vida dessas redes. Dadas a dimensão e heterogeneidade dessas redes, o seu desenvolvimento e operação são tarefas que envolvem um número crescente de ferramentas, o que induz a uma maior complexidade. Além do mais, a maior parte das ferramentas existentes s~ao independentes e incompatíveis, tornando a tarefa dos arquitetos e dos gestores de redes mais difícil. Dessa forma, é identificada a necessidade de uma abstraãoo ou abordagem genérica que permita a interoperabilidade entre diferentes ferramentas/ambientes de rede de forma a facilitar e otimizar a sua gestão. O trabalho apresentado nesta tese introduz a proposta e a implementação de uma framework para a integração de diferentes ferramentas heterogéneas de rede dando suporte Da criação de um ambiente de gestão que cubra o ciclo de vida de uma rede de comunica ção. A interoperabilidade proporcionada pela framework é implementada através da proposta de uma nova linguagem para a descrição de redes e de todos os seus componentes, incluindo a informação da topologia e dos contextos onde a rede pode existir. As demais contribuições desta tese estão relacionadas com (i) a implementação de algumas ferramentas de gestão para dar suporte há construção de cenários de rede utilizando a linguagem proposta, e (ii) a modelação de vários cenários de rede com tecnologias diferentes, incluindo aspetos de Qualidade de Serviço, para a validação da utilização da framework proposta para proporcionar a interoperabilidade entre diferentes ferramentas de gestão de redes. A linguagem proposta para a descrição de redes preocupou-se com a descrição dos cenários de rede dando suporte das diferentes fases da existência dessa rede, desde o seu projeto até a sua operação, manutenção e atualização. Uma vantagem desta abordagem de permitir a coexistência de diversas informações de utilização da rede numa única descrição, mantendo cada uma independente das restantes, o que promove a compatibilidade e a reutilização das informações de forma direta entre as ferramentas, ultrapassando assim a principal limitação detetada nas linguagens e ferramentas existentes e reforçando as possibilidades de interoperabilidade.

Desenhar palavras e escrever imagens: uma cartografia da linguagem: estudo sobre Gonçalo M. Tavares

A presente dissertação surge como um movimento na tentativa de compreender o intrincado território textual de Gonçalo M. Tavares. Da palavra inicial que erra o mundo e que abre a possibilidade do erro e da sua correção, partirse-á para a tentativa de traçar uma cartografia da linguagem na obra polimórfica de Tavares. O mapa para este movimento será o já amplo ‘corpus’ que constitui a obra publicada do autor e que se divide por textos que vão do romance à poesia e ao ensaio, até outros de difícil catalogação. Em todos eles se poderão recolher indícios de leitura de um mapa ainda em construção, para se tentar aferir o modo como os textos literários de Tavares refletem a sua própria ficcionalidade e como, através desta, exercitam a linguagem como matéria de construção aliada ao desenho e às imagens, uma outra escrita que se grava num mesmo suporte para uma melhor compreensão do que se quer narrar ou desenhar. Afinal, como se poderá verificar, palavras e desenho partem de um mesmo ponto e de um idêntico traço para representar e questionar o mundo.