Tolerância a falhas em sistemas de tempo-real distribuídos e embebidos

Este documento descreve um modelo de tolerância a falhas para sistemas de tempo-real distribuídos. A sugestão deste modelo tem como propósito a apresentação de uma solu-ção fiável, flexível e adaptável às necessidades dos sistemas de tempo-real distribuídos. A tolerância a falhas é um aspeto extremamente importante na construção de sistemas de tempo-real e a sua aplicação traz inúmeros benefícios. Um design orientado para a to-lerância a falhas contribui para um melhor desempenho do sistema através do melhora-mento de aspetos chave como a segurança, a confiabilidade e a disponibilidade dos sis-temas. O trabalho desenvolvido centra-se na prevenção, deteção e tolerância a falhas de tipo ló-gicas (software) e físicas (hardware) e assenta numa arquitetura maioritariamente basea-da no tempo, conjugada com técnicas de redundância. O modelo preocupa-se com a efi-ciência e os custos de execução. Para isso utilizam-se também técnicas tradicionais de to-lerância a falhas, como a redundância e a migração, no sentido de não prejudicar o tempo de execução do serviço, ou seja, diminuindo o tempo de recuperação das réplicas, em ca-so de ocorrência de falhas. Neste trabalho são propostas heurísticas de baixa complexida-de para tempo-de-execução, a fim de se determinar para onde replicar os componentes que constituem o software de tempo-real e de negociá-los num mecanismo de coordena-ção por licitações. Este trabalho adapta e estende alguns algoritmos que fornecem solu-ções ainda que interrompidos. Estes algoritmos são referidos em trabalhos de investiga-ção relacionados, e são utilizados para formação de coligações entre nós coadjuvantes. O modelo proposto colmata as falhas através de técnicas de replicação ativa, tanto virtual como física, com blocos de execução concorrentes. Tenta-se melhorar ou manter a sua qualidade produzida, praticamente sem introduzir overhead de informação significativo no sistema. O modelo certifica-se que as máquinas escolhidas, para as quais os agentes migrarão, melhoram iterativamente os níveis de qualidade de serviço fornecida aos com-ponentes, em função das disponibilidades das respetivas máquinas. Caso a nova configu-ração de qualidade seja rentável para a qualidade geral do serviço, é feito um esforço no sentido de receber novos componentes em detrimento da qualidade dos já hospedados localmente. Os nós que cooperam na coligação maximizam o número de execuções para-lelas entre componentes paralelos que compõem o serviço, com o intuito de reduzir atra-sos de execução. O desenvolvimento desta tese conduziu ao modelo proposto e aos resultados apresenta-dos e foi genuinamente suportado por levantamentos bibliográficos de trabalhos de in-vestigação e desenvolvimento, literaturas e preliminares matemáticos. O trabalho tem também como base uma lista de referências bibliográficas.

Análise da interoperabilidade aplicada ao projeto BIM de Estruturas Metálicas

O BIM – Building Information Modeling – é um conceito de controlo e gestão de informação desenvolvida, entre diferentes especialidades e intervenientes envolventes, durante o ciclo de vida das construções. A utilização das tecnologias BIM, no ramo da Engenharia Mecânica e Civil, tem sido uma aposta constante, e cada vez mais concisa, nos projetos de construção. A justificação para a adoção destas metodologias mais eficientes, em substituição dos processos convencionais, prende-se com o facto desses processos convencionais, ainda hoje, apresentarem muitas dificuldades e problemas associados, por exemplo, à falta de comunicação entre os intervenientes e ao ineficiente controlo na gestão de projetos. O objetivo desta dissertação centra-se na análise da interoperabilidade de softwares BIM, ou seja, na verificação da viabilidade de exportação de dados dos modelos produzidos, entre as ferramentas BIM. Para este campo de ação contribuirá a análise da passagem de informação, relativa ao modelo de uma Nave Industrial modelada, em alguns dos softwares BIM, correntemente mais utilizados. O conhecimento adquirido com a modelação do caso de estudo do presente trabalho irá permitir identificar algumas lacunas existentes ao nível da falta de recomendações práticas que sirvam de orientação na modelação recorrendo a ferramentas informáticas BIM-compatíveis. Assim, a base deste trabalho consiste na criação de uma série de recomendações ou de um roteiro de modelação em específico para a disciplina de estruturas enquanto área de aplicação concreta do estudo efetuado. Nesse sentido, a proposta deste trabalho é de apresentar alguns critérios de modelação onde são definidos os elementos a modelar em cada fase do projeto.

Configuração de sistema de monitorização

O presente trabalho enquadra-se na área das redes de computadores, fazendo referência aos protocolos e ao conjunto de equipamentos e softwares necessários para a administração, controlo e monitorização desse tipo de infra-estruturas. Para a gestão de uma rede de dados, é essencial dispor de conhecimentos e documentação de nível técnico para representar da forma mais fiel possível a configuração da rede, seguindo passo a passo a interligação entre equipamentos existentes e oferecendo assim uma visão o mais fidedigna possível das instalações. O protocolo SNMP é utilizado em larga escala sendo praticamente um standard para a administração de redes baseadas na tecnologia TCP/IP. Este protocolo define a comunicação entre um administrador e um agente, estabelecendo o formato e o significado das mensagens trocadas entre ambos. Tem a capacidade de suportar produtos de diferentes fabricantes, permitindo ao administrador manter uma base de dados com informações relevantes da monitorização de vários equipamentos, que pode ser consultada e analisada por softwares NMS concebidos especialmente para a gestão de redes de computadores. O trabalho apresentado nesta dissertação teve como objectivo utilizar uma ferramenta NMS, para fazer a monitorização e a gestão da infra-estrutura de comunicações de forma que permitisse conhecer em tempo real o estado dos elementos de rede, ajudar no diagnóstico de possíveis problemas, instalados pela Nonius nos diversos navios da frota Douro Azul. O software NMS escolhido utiliza as potencialidades do protocolo SNMP para adquirir dados de monitorização de equipamentos de rede presentes na rede, bem como monitorizar redes remotas.

Scalable Intelligence for Scheduling Systems

A personalização é um aspeto chave de uma interação homem-computador efetiva. Numa era em que existe uma abundância de informação e tantas pessoas a interagir com ela, de muitas maneiras, a capacidade de se ajustar aos seus utilizadores é crucial para qualquer sistema moderno. A criação de sistemas adaptáveis é um domínio bastante complexo que necessita de métodos muito específicos para ter sucesso. No entanto, nos dias de hoje ainda não existe um modelo ou arquitetura padrão para usar nos sistemas adaptativos modernos. A principal motivação desta tese é a proposta de uma arquitetura para modelação do utilizador que seja capaz de incorporar diferentes módulos necessários para criar um sistema com inteligência escalável com técnicas de modelação. Os módulos cooperam de forma a analisar os utilizadores e caracterizar o seu comportamento, usando essa informação para fornecer uma experiência de sistema customizada que irá aumentar não só a usabilidade do sistema mas também a produtividade e conhecimento do utilizador. A arquitetura proposta é constituída por três componentes: uma unidade de informação do utilizador, uma estrutura matemática capaz de classificar os utilizadores e a técnica a usar quando se adapta o conteúdo. A unidade de informação do utilizador é responsável por conhecer os vários tipos de indivíduos que podem usar o sistema, por capturar cada detalhe de interações relevantes entre si e os seus utilizadores e também contém a base de dados que guarda essa informação. A estrutura matemática é o classificador de utilizadores, e tem como tarefa a sua análise e classificação num de três perfis: iniciado, intermédio ou avançado. Tanto as redes de Bayes como as neuronais são utilizadas, e uma explicação de como as preparar e treinar para lidar com a informação do utilizador é apresentada. Com o perfil do utilizador definido torna-se necessária uma técnica para adaptar o conteúdo do sistema. Nesta proposta, uma abordagem de iniciativa mista é apresentada tendo como base a liberdade de tanto o utilizador como o sistema controlarem a comunicação entre si. A arquitetura proposta foi desenvolvida como parte integrante do projeto ADSyS - um sistema de escalonamento dinâmico - utilizado para resolver problemas de escalonamento sujeitos a eventos dinâmicos. Possui uma complexidade elevada mesmo para utilizadores frequentes, daí a necessidade de adaptar o seu conteúdo de forma a aumentar a sua usabilidade. Com o objetivo de avaliar as contribuições deste trabalho, um estudo computacional acerca do reconhecimento dos utilizadores foi desenvolvido, tendo por base duas sessões de avaliação de usabilidade com grupos de utilizadores distintos. Foi possível concluir acerca dos benefícios na utilização de técnicas de modelação do utilizador com a arquitetura proposta.

Brain-computer interface (BCI): a methodological proposal to assess the impacts of medical applications in 2022

Based on the report for “Project IV” unit of the PhD programme on Technology Assessment (Doctoral Conference) at Universidade Nova de Lisboa (December 2011). This thesis research has the supervision of António Moniz (FCT-UNL and ITAS-KIT) and Armin Grunwald (Karlsruhe Institute of Technology-ITAS, Germany). Other members of the thesis committee are Mário Forjaz Secca (FCT-UNL) and Femke Nijboer (University of Twente, Netherlands).

Hybrid hypervisor partially deployed on FPGA

Tese de Doutoramento em Engenharia Eletrónica e Computadores.

A integração de técnicas BIM nos elementos de projeto de aplicação de sistemas de pré-esforço

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Planeamento e controlo de projetos de construção com recurso ao BIM

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Clinician characteristics, communication, and patient outcome in oncology: a systematic review.

OBJECTIVE: The aim of this study was to review the literature on clinician characteristics influencing patient-clinician communication or patient outcome in oncology. METHODS: Studies investigating the association of clinician characteristics with quality of communication and with outcome for adult cancer patients were systematically searched in MEDLINE, PSYINFO, PUBMED, EMBASE, CINHAL, Web of Science and The Cochrane Library up to November 2012. We used the preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses statement to guide our review. Articles were extracted independently by two of the authors using predefined criteria. RESULTS: Twenty seven articles met the inclusion criteria. Clinician characteristics included a variety of sociodemographic, relational, and personal characteristics. A positive impact on quality of communication and/or patient outcome was reported for communication skills training, an external locus of control, empathy, a socioemotional approach, shared decision-making style, higher anxiety, and defensiveness. A negative impact was reported for increased level of fatigue and burnout and expression of worry. Professional experience of clinicians was not related to communication and/or to patient outcome, and divergent results were reported for clinician gender, age, stress, posture, and confidence or self-efficacy. CONCLUSIONS: Various clinician characteristics have different effects on quality of communication and/or patient outcome. Research is needed to investigate the pathways leading to effective communication between clinicians and patients. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

Perinatal care at the limit of viability between 22 and 26 completed weeks of gestation in Switzerland.

Perinatal care of pregnant women at high risk for preterm delivery and of preterm infants born at the limit of viability (22-26 completed weeks of gestation) requires a multidisciplinary approach by an experienced perinatal team. Limited precision in the determination of both gestational age and foetal weight, as well as biological variability may significantly affect the course of action chosen in individual cases. The decisions that must be taken with the pregnant women and on behalf of the preterm infant in this context are complex and have far-reaching consequences. When counselling pregnant women and their partners, neonatologists and obstetricians should provide them with comprehensive information in a sensitive and supportive way to build a basis of trust. The decisions are developed in a continuing dialogue between all parties involved (physicians, midwives, nursing staff and parents) with the principal aim to find solutions that are in the infant's and pregnant woman's best interest. Knowledge of current gestational age-specific mortality and morbidity rates and how they are modified by prenatally known prognostic factors (estimated foetal weight, sex, exposure or nonexposure to antenatal corticosteroids, single or multiple births) as well as the application of accepted ethical principles form the basis for responsible decision-making. Communication between all parties involved plays a central role. The members of the interdisciplinary working group suggest that the care of preterm infants with a gestational age between 22 0/7 and 23 6/7 weeks should generally be limited to palliative care. Obstetric interventions for foetal indications such as Caesarean section delivery are usually not indicated. In selected cases, for example, after 23 weeks of pregnancy have been completed and several of the above mentioned prenatally known prognostic factors are favourable or well informed parents insist on the initiation of life-sustaining therapies, active obstetric interventions for foetal indications and provisional intensive care of the neonate may be reasonable. In preterm infants with a gestational age between 24 0/7 and 24 6/7 weeks, it can be difficult to determine whether the burden of obstetric interventions and neonatal intensive care is justified given the limited chances of success of such a therapy. In such cases, the individual constellation of prenatally known factors which impact on prognosis can be helpful in the decision making process with the parents. In preterm infants with a gestational age between 25 0/7 and 25 6/7 weeks, foetal surveillance, obstetric interventions for foetal indications and neonatal intensive care measures are generally indicated. However, if several prenatally known prognostic factors are unfavourable and the parents agree, primary non-intervention and neonatal palliative care can be considered. All pregnant women with threatening preterm delivery or premature rupture of membranes at the limit of viability must be transferred to a perinatal centre with a level III neonatal intensive care unit no later than 23 0/7 weeks of gestation, unless emergency delivery is indicated. An experienced neonatology team should be involved in all deliveries that take place after 23 0/7 weeks of gestation to help to decide together with the parents if the initiation of intensive care measures appears to be appropriate or if preference should be given to palliative care (i.e., primary non-intervention). In doubtful situations, it can be reasonable to initiate intensive care and to admit the preterm infant to a neonatal intensive care unit (i.e., provisional intensive care). The infant's clinical evolution and additional discussions with the parents will help to clarify whether the life-sustaining therapies should be continued or withdrawn. Life support is continued as long as there is reasonable hope for survival and the infant's burden of intensive care is acceptable. If, on the other hand, the health care team and the parents have to recognise that in the light of a very poor prognosis the burden of the currently used therapies has become disproportionate, intensive care measures are no longer justified and other aspects of care (e.g., relief of pain and suffering) are the new priorities (i.e., redirection of care). If a decision is made to withhold or withdraw life-sustaining therapies, the health care team should focus on comfort care for the dying infant and support for the parents.

Dynamical modeling and analysis of large cellular regulatory networks.

The dynamical analysis of large biological regulatory networks requires the development of scalable methods for mathematical modeling. Following the approach initially introduced by Thomas, we formalize the interactions between the components of a network in terms of discrete variables, functions, and parameters. Model simulations result in directed graphs, called state transition graphs. We are particularly interested in reachability properties and asymptotic behaviors, which correspond to terminal strongly connected components (or "attractors") in the state transition graph. A well-known problem is the exponential increase of the size of state transition graphs with the number of network components, in particular when using the biologically realistic asynchronous updating assumption. To address this problem, we have developed several complementary methods enabling the analysis of the behavior of large and complex logical models: (i) the definition of transition priority classes to simplify the dynamics; (ii) a model reduction method preserving essential dynamical properties, (iii) a novel algorithm to compact state transition graphs and directly generate compressed representations, emphasizing relevant transient and asymptotic dynamical properties. The power of an approach combining these different methods is demonstrated by applying them to a recent multilevel logical model for the network controlling CD4+ T helper cell response to antigen presentation and to a dozen cytokines. This model accounts for the differentiation of canonical Th1 and Th2 lymphocytes, as well as of inflammatory Th17 and regulatory T cells, along with many hybrid subtypes. All these methods have been implemented into the software GINsim, which enables the definition, the analysis, and the simulation of logical regulatory graphs.

Biocurators and biocuration: surveying the 21st century challenges.

Curated databases are an integral part of the tool set that researchers use on a daily basis for their work. For most users, however, how databases are maintained, and by whom, is rather obscure. The International Society for Biocuration (ISB) represents biocurators, software engineers, developers and researchers with an interest in biocuration. Its goals include fostering communication between biocurators, promoting and describing their work, and highlighting the added value of biocuration to the world. The ISB recently conducted a survey of biocurators to better understand their educational and scientific backgrounds, their motivations for choosing a curatorial job and their career goals. The results are reported here. From the responses received, it is evident that biocuration is performed by highly trained scientists and perceived to be a stimulating career, offering both intellectual challenges and the satisfaction of performing work essential to the modern scientific community. It is also apparent that the ISB has at least a dual role to play to facilitate biocurators' work: (i) to promote biocuration as a career within the greater scientific community; (ii) to aid the development of resources for biomedical research through promotion of nomenclature and data-sharing standards that will allow interconnection of biological databases and better exploit the pivotal contributions that biocurators are making. DATABASE URL: http://biocurator.org.

Contact and communication with healthcare providers regarding influenza vaccination during the 2009-2010 H1N1 pandemic.

Objective. The existence of two vaccines seasonal and pandemic-created the potential for confusion and misinformation among consumers during the 2009-2010 vaccination season. We measured the frequency and nature of influenza vaccination communication between healthcare providers and adults for both seasonal and 2009 influenza A(H1N1) vaccination and quantified its association with uptake of the two vaccines.Methods. We analyzed data from 4040 U.S. adult members of a nationally representative online panel surveyed between March 4th and March 24th, 2010. We estimated prevalence rates and adjusted associations between vaccine uptake and vaccination-related communication between patients and healthcare providers using bivariate probit models.Results. 64.1% (95%-CI: 61.5%-66.6%) of adults did not receive any provider-issued influenza vaccination recommendation. Adults who received a provider-issued vaccination recommendation were 14.1 (95%-CI: -2.4 to 30.6) to 32.1 (95%-CI: 24.3-39.8) percentage points more likely to be vaccinated for influenza than adults without a provider recommendation, after adjusting for other characteristics associated with vaccination.Conclusions. Influenza vaccination communication between healthcare providers and adults was relatively uncommon during the 2009-2010 pandemic. Increased communication could significantly enhance influenza vaccination rates. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Adaptive filtering methods for identifying cross-frequency couplings in human EEG.

Oscillations have been increasingly recognized as a core property of neural responses that contribute to spontaneous, induced, and evoked activities within and between individual neurons and neural ensembles. They are considered as a prominent mechanism for information processing within and communication between brain areas. More recently, it has been proposed that interactions between periodic components at different frequencies, known as cross-frequency couplings, may support the integration of neuronal oscillations at different temporal and spatial scales. The present study details methods based on an adaptive frequency tracking approach that improve the quantification and statistical analysis of oscillatory components and cross-frequency couplings. This approach allows for time-varying instantaneous frequency, which is particularly important when measuring phase interactions between components. We compared this adaptive approach to traditional band-pass filters in their measurement of phase-amplitude and phase-phase cross-frequency couplings. Evaluations were performed with synthetic signals and EEG data recorded from healthy humans performing an illusory contour discrimination task. First, the synthetic signals in conjunction with Monte Carlo simulations highlighted two desirable features of the proposed algorithm vs. classical filter-bank approaches: resilience to broad-band noise and oscillatory interference. Second, the analyses with real EEG signals revealed statistically more robust effects (i.e. improved sensitivity) when using an adaptive frequency tracking framework, particularly when identifying phase-amplitude couplings. This was further confirmed after generating surrogate signals from the real EEG data. Adaptive frequency tracking appears to improve the measurements of cross-frequency couplings through precise extraction of neuronal oscillations.

Desenvolupament d'una aplicació Android per a Moodle

L'evolució que la tecnologia de les comunicacions sense fils ha experimentat en els darrers anys permet que avui en dia els dispositius mòbils proporcionin una resposta més que acceptable. Ja s'han superat molts dels problemes de mobilitat, d'infraestructura i d'ample de banda que fins ara dificultaven l'ús d'aquests dispositius. Aquest fet ha fomentat l'expansió de diferents sistemes dels que es pot destacar Android, iPhone OS i Windows Mobile/Windows Phone 7. Els dos primers són els que actualment es disputen el lideratge del mercat dels dispositius i aplicacions mòbils i és Android el que ha experimentat el major creixement els darrers anys. Paral·lelament, la constant introducció de programari d'e-learning destinat a activitats de formació no presencial basades en Internet ha permès arribar a milions d'usuaris en diferents àmbits, com ara universitats, empreses i institucions d'arreu del món. D'aquest conjunt de programari destaca Moodle, suite de codi obert que permet crear llocs web de formació en línia de forma senzilla i eficaç.Aquest Projecte de Final de Carrera, emmarcat en l'àrea de Xarxes de Computadors, conjugaaquests tres conceptes mitjançant el desenvolupament d'una aplicació per a dispositius mòbils Android que connecta a un servidor Moodle. La comunicació entre ells utilitza intensivament les xarxes sense fils i fa crides als serveis que aquest ofereix gràcies als Web Services, mètode de comunicacions composat d'un conjunt de protocols i de programari que permet la comunicació entre dos dispositius a través de la xarxa.