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.

Desenvolvimento do currículo do 4º ano de escolaridade: análise da utilização de uma plataforma de e-learning em contexto escolar

Partindo de um sentido de inovação pedagógica assente numa concepção de clara ruptura com abordagens pedagógicas tradicionalistas ligadas a uma certa perspectiva transmissiva/reprodutiva do saber, o presente trabalho de investigação analisa a utilização, em contexto curricular escolar, de uma plataforma de e-learning, considerando um enquadramento referencial de natureza construtivista, no qual, o aluno possa assumir um papel central e activo, na criação do seu próprio conhecimento. Consistindo numa abordagem de natureza qualitativa, o estudo de caso apresentado releva um paradigma interpretativo decorrente da análise da utilização, pelos alunos, de uma turma do 4º Ano de escolaridade, da plataforma de e-learning ―Escola Virtual™‖. Para tal intento, a diversidade de técnicas de recolha de dados — observação participante, entrevistas , e análise documental — ao permitirem uma triangulação dos mesmos, fundamentam um aprofundado sentido de comprensão do fenómeno analisado. Deste modo, a investigação centra-se em 3 componentes referenciais: Componente Pedagógica, Componente de Conteúdos e Componente de Interface. Os resultados obtidos revelam que, no âmbito da primeira componente, surgem especialmente facilitados os processos colaborativos entre os alunos, embora num contexto de interacção presencial e com carácter essencialmente pontual; a actuação docente, mantendo o seu carácter imprescindível, adquire uma dimensão de maior proximidade e orientação dos alunos enquanto, por seu turno, o nível motivacional dos alunos é estimulado, focalizando o aluno nas tarefas de aprendizagem. A natureza do feedback presente, no entanto, revelou-se um factor com efeitos prejudiciais para os processos de reflexão e metacognição dos alunos. No respeitante aos conteúdos, foi evidente alguma ligeireza e fragilidade de concepção em muitos deles, comprovada por uma quantidade expressiva de erros e lapsos de diversa natureza; enquanto que a natureza pré-formatada dos conteúdos — estruturando-os em ―Objectos de Aprendizagem‖ — limitou significativamente a possibilidade de desenvolvimento de procressos activos e criativos por parte do aluno, bem como, anulando a capacidade de abordagem de competências de natureza prática previstas no Programa Nacional do Ensino Básico. Por fim, o interface que, embora caracterizando-se pela sua intuitividade e simplicidade, suporta um limitado grau de controlo, pelos alunos, sobre os fluxos interactivos, reduzidos às suas expressões mais elementares. No seu aspecto global podemos considerar que, num contexto curricular escolar, a plataforma ―Escola Virtual‖ não se constitui como uma ferramenta de aprendizagem capaz de se enquadrar num paradigma de inovação pedagógica congruente com o sentido atrás defendido,não obstante possamos entender, que a mesma, constitua uma potencial mais-valia no âmbito da consolidação e testagem de conhecimentos préviamente adquiridos.

Energias renováveis para águas quentes sanitárias

Este trabalho tem como principais objetivos identificar alguns problemas ambientais, perceber as potencialidades das energias renováveis e as diversas maneiras de aproveitamento solar, estabelecer uma comparação entre o Decreto-Lei n.º 80/2006, que deixou de vigorar, e o Decreto-Lei n.º 118/2013, que veio substituí-lo e dimensionar um sistema solar térmico simples com pré-fabricados de pavimento com função de coletor, recentemente criado e desenvolvido. O conhecimento das técnicas do aproveitamento solar, tanto ao nível do aproveitamento ativo como passivo, aplicadas aos edifícios, são suficientes para uma diminuição significativa na fatura energética dos edifícios, responsáveis pelo consumo de 40% da energia final. No tratamento e análise dos decretos, foi possível estudar um caso de estudo, deste modo estabelecendo mais eficazmente as diferenças entre estes. Para tal foram comparados os valores das soluções adotadas no edifício com os valores limites regulamentares pelo Decreto-Lei com os valores dispostos no Decreto-Lei n.º 118/2013, procedendo a cálculos sempre que necessários. As maiores diferenças sentidas foram ao nível do cálculo das necessidades nominais anuais de energia. No caso de estudo, optou-se pela simplicidade aquando do dimensionamento dos pré-fabricados, pois este projeto está ainda numa fase inicial com muitas melhorias a serem feitas a nível do material a utilizar. A comercialização deste produto ainda não é possível, no entanto, prevê-se que o seu custo venha a ser apelativo. A conjugar com o baixo custo, existe o fator da versatilidade das peças, sendo possível uma instalação com variadas formas ou até mesmo padrões.

Avaliação numérica do comportamento sísmico de estruturas de betão armado

Os danos provocados por sismos encontram-se diretamente relacionados com os movimentos do solo que este possa provocar, com a vulnerabilidade da estrutura geológica e com a capacidade das construções para resistirem a tais ações. A preocupação na salvaguarda da vida humana e no mitigar dos danos provocados por eventos sísmicos conduziu a um grande avanço e aperfeiçoamento na compreensão do fenómeno, nas suas consequências e nas técnicas de conceção e de dimensionamento sismo-resistentes. À medida que as exigências técnicas evoluem, procura-se desenvolver métodos de análise que descrevam melhor o comportamento real das estruturas. Embora atualmente as análises dinâmicas tridimensionais lineares com base em análises modais e em coeficientes de comportamento sejam muito utilizadas, devido essencialmente à sua simplicidade e rapidez de execução, tem-se verificado uma crescente aderência a novas metodologias que têm diretamente em conta o comportamento não linear das estruturas quando sujeitas a ações sísmicas. Esta tese tem como principal objetivo estudar diferentes técnicas de simulação numérica do comportamento sísmico de estruturas de betão armado. São descritas as principais características das metodologias de simulação numérica mais utilizadas tanto em gabinete de projeto como em estudos de investigação. É dada especial atenção às análises dinâmicas não lineares, uma vez que esta técnica foi utilizada para simular o comportamento de uma estrutura de betão armado de um piso, que foi ensaiada no âmbito da 15ª Conferência Mundial em Engenharia Sísmica. Para avaliar a capacidade de simulação desta técnica, os resultados numéricos são diretamente comparados com os resultados experimentais, sendo possível verificar uma boa concordâncias entre ambos.