Serious games applied to attention deficithyperactivity disorder: development of two games for therapeutic purpose

Attention Deficit-Hyperactivity Disorder is a disease that affects 3 to 5 percent of children globally. Many of those live in areas with very few or no medical professionals qualified to help them. To help assuage this problem a system was developed that allows physicians to accompany their patient’s progress and prescribe treatments. These treatments can be drugs or behavioral exercises. The behavioral exercises were designed in the form of games in order to motivate the patients, children, for the treatment. The system allows the patients to play the prescribed games, under the supervision of their tutors. Each game is designed to improve the patient’s handling of their disease through training in a specific mental component. The objective of this approach is to complement the traditional form of treatment by allowing a physician to prescribe therapeutic games and maintaining the patients under supervision between their regular consultations. The main goal of this project is to provide the patients with a better control of their symptoms that with just traditional therapy. Experimental field tests with children and clinical staff, offer promising results. This research is developed in the context of a financed project involving INESC C (Polytechnic Institute of Leiria delegation), the Santo André Hospital of Leiria, and the start-up company PlusrootOne (that owns the project).

Indoor positioning system for mobile devices using radio frequency and perfect sequences

Recent advancements in the area of nanotechnology have brought us into a new age of pervasive computing devices. These computing devices grow ever smaller and are being used in ways which were unimaginable before. Recent interest in developing a precise indoor positioning system, as opposed to existing outdoor systems, has given way to much research heading into the area. The use of these small computing devices offers many conveniences for usage in indoor positioning systems. This thesis will deal with using small computing devices Raspberry Pi’s to enable and improve position estimation of mobile devices within closed spaces. The newly patented Orthogonal Perfect DFT Golay coding sequences will be used inside this scenario, and their positioning properties will be tested. After that, testing and comparisons with other coding sequences will be done.

Plataforma apppeso – prescrição, registo e monitorização de atividade física

O sedentarismo é hoje considerado um problema de saúde pública. Por essa razão, o combate ao sedentarismo faz parte dos programas de saúde das entidades reguladoras da saúde, pelos países do mundo. Na presente dissertação é apresentado o processo de detalhe, implementação e validação da plataforma digital AppPeso que, futuramente, permitirá estudar e analisar o impacto que o ato de prescrever uma aplicação móvel a um utente para monitorização e recomendação de atividade física terá na melhoria dos seus níveis desta mesma atividade física e, consequentemente, de saúde. A solução AppPeso implementada neste trabalho é composta por duas aplicações. Uma das aplicações é destinada aos profissionais de saúde e o seu intuito é o de permitir a gestão de utentes, prescrição de atividade física, a análise de estatísticas sobre a forma de gráficos e um serviço de envio de mensagens para os utentes. A análise das estatísticas permitirá aos profissionais adaptarem a prescrição médica de atividade física ao utente de uma forma mais precisa e perceberem se existe a necessidade de comunicarem com os seus utentes de forma a mantê-los motivados na prática frequente e ajustada de atividade física. A outra aplicação que constitui a plataforma é uma aplicação móvel destinada aos utentes. Esta aplicação permite aos utentes, entre outras coisas, consultarem as suas prescrições médicas de atividade física, registarem a atividade física, os seus dados biomédicos em determinado momento e consultarem estatísticas sobre o seu desempenho. Os testes realizados permitiram a validação da aplicação e deixaram algumas considerações para o estudo que se pretende fazer através da utilização da plataforma.

Prototype and proof of concept for a display system in retail stores

Selling devices on retail stores comes with the big challenge of grabbing the customer’s attention. Nowadays people have a lot of offers at their disposal and new marketing techniques must emerge to differentiate the products. When it comes to smartphones and tablets, those devices can make the difference by themselves, if we use their computing power and capabilities to create something unique and interactive. With that in mind, three prototypes were developed during an internship: a face recognition based Customer Detection, a face tracking solution with an Avatar and interactive cross-app Guides. All three revealed to have potential to be differentiating solutions in a retail store, not only raising the chance of a customer taking notice of the device but also of interacting with them to learn more about their features. The results were meant to be only proof of concepts and therefore were not tested in the real world.

Design and implementation of an enterprise application integration solution for science and research outcomes information management using guaraná technology

This document presents an Enterprise Application Integration based proposal for research outcomes and technological information management. The proposal addresses national and international science and research outcomes information management, and corresponding information systems. Information systems interoperability problems, approaches, technologies and integration tools are presented and applied to the research outcomes information management case. A business and technological perspective is provided, including the conceptual analysis and modelling, an integration solution based in a Domain-Specific Language (DSL) and the integration platform to execute the proposed solution. For illustrative purposes, the role and information system needs of a research unit is assumed as the representative case.

Evolution of classifiers for pitch estimation of piano music using cartesian genetic programming

Pitch Estimation, also known as Fundamental Frequency (F0) estimation, has been a popular research topic for many years, and is still investigated nowadays. The goal of Pitch Estimation is to find the pitch or fundamental frequency of a digital recording of a speech or musical notes. It plays an important role, because it is the key to identify which notes are being played and at what time. Pitch Estimation of real instruments is a very hard task to address. Each instrument has its own physical characteristics, which reflects in different spectral characteristics. Furthermore, the recording conditions can vary from studio to studio and background noises must be considered. This dissertation presents a novel approach to the problem of Pitch Estimation, using Cartesian Genetic Programming (CGP).We take advantage of evolutionary algorithms, in particular CGP, to explore and evolve complex mathematical functions that act as classifiers. These classifiers are used to identify piano notes pitches in an audio signal. To help us with the codification of the problem, we built a highly flexible CGP Toolbox, generic enough to encode different kind of programs. The encoded evolutionary algorithm is the one known as 1 + , and we can choose the value for . The toolbox is very simple to use. Settings such as the mutation probability, number of runs and generations are configurable. The cartesian representation of CGP can take multiple forms and it is able to encode function parameters. It is prepared to handle with different type of fitness functions: minimization of f(x) and maximization of f(x) and has a useful system of callbacks. We trained 61 classifiers corresponding to 61 piano notes. A training set of audio signals was used for each of the classifiers: half were signals with the same pitch as the classifier (true positive signals) and the other half were signals with different pitches (true negative signals). F-measure was used for the fitness function. Signals with the same pitch of the classifier that were correctly identified by the classifier, count as a true positives. Signals with the same pitch of the classifier that were not correctly identified by the classifier, count as a false negatives. Signals with different pitch of the classifier that were not identified by the classifier, count as a true negatives. Signals with different pitch of the classifier that were identified by the classifier, count as a false positives. Our first approach was to evolve classifiers for identifying artifical signals, created by mathematical functions: sine, sawtooth and square waves. Our function set is basically composed by filtering operations on vectors and by arithmetic operations with constants and vectors. All the classifiers correctly identified true positive signals and did not identify true negative signals. We then moved to real audio recordings. For testing the classifiers, we picked different audio signals from the ones used during the training phase. For a first approach, the obtained results were very promising, but could be improved. We have made slight changes to our approach and the number of false positives reduced 33%, compared to the first approach. We then applied the evolved classifiers to polyphonic audio signals, and the results indicate that our approach is a good starting point for addressing the problem of Pitch Estimation.

Development of a framework to create plugins in Android Apps

The present work aims to allow developers to implement small features on a certain Android application in a fast and easy manner, as well as provide their users to install them ondemand, i.e., they can install the ones they are interested in. These small packages of features are called plugins, and the chosen development language to develop these in was JavaScript. In order to achieve that, an Android framework was developed that enables the host application to install, manage and run these plugins at runtime. This framework was designed to have a very clean and almost readable API, which allowed for better code organization and maintainability. The implementation used the Google’s engine “V8” to interpret the JavaScript code and through a set of JNI calls made that code call certain Android methods previously registered in the runtime. In order to test the framework, it was integrated with the client’s communication application RCS+ using two plugins developed alongside the framework. Although these plugins had only the more common requirements, they were proven to work successfully as intended. Concluding, the framework although successful made it clear that this kind of development through a non-native API has its set of difficulties especially regarding the implementation of complex features.

Conversação homem-máquina. Caracterização e avaliação do estado actual das soluções de speech recognition, speech synthesis e sistemas de conversação homem-máquina

A comunicação verbal humana é realizada em dois sentidos, existindo uma compreensão de ambas as partes que resulta em determinadas considerações. Este tipo de comunicação, também chamada de diálogo, para além de agentes humanos pode ser constituído por agentes humanos e máquinas. A interação entre o Homem e máquinas, através de linguagem natural, desempenha um papel importante na melhoria da comunicação entre ambos. Com o objetivo de perceber melhor a comunicação entre Homem e máquina este documento apresenta vários conhecimentos sobre sistemas de conversação Homemmáquina, entre os quais, os seus módulos e funcionamento, estratégias de diálogo e desafios a ter em conta na sua implementação. Para além disso, são ainda apresentados vários sistemas de Speech Recognition, Speech Synthesis e sistemas que usam conversação Homem-máquina. Por último são feitos testes de performance sobre alguns sistemas de Speech Recognition e de forma a colocar em prática alguns conceitos apresentados neste trabalho, é apresentado a implementação de um sistema de conversação Homem-máquina. Sobre este trabalho várias ilações foram obtidas, entre as quais, a alta complexidade dos sistemas de conversação Homem-máquina, a baixa performance no reconhecimento de voz em ambientes com ruído e as barreiras que se podem encontrar na implementação destes sistemas.

Accept Web – aplicação Web para controlo de enchimento de pré-embalados

O presente relatório enquadra-se no âmbito da unidade curricular de Projeto do mestrado em Engenharia Informática – Computação Móvel da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria. O objetivo deste relatório é descrever o processo referente aos 9 meses do estágio que foi realizado na empresa Sinmetro, Lda e o trabalho desenvolvido nesse estágio. Neste relatório poderão ser encontradas informações sobre o local de estágio, o trabalho desenvolvido e as conclusões tiradas após o término do estágio. O objetivo do estágio foi o de criar uma aplicação Web que facilite a gestão e controlo da produção de produtos pré-embalados por parte dos produtores e fornecedores, focando-se maioritariamente na apresentação de dados visuais na forma de tabelas e gráficos. Esta aplicação complementa o software ACCEPT, criado pela Sinmetro, apresentando muitas das funcionalidades já existentes, transportando-o para o ambiente Web.

Plataforma para gestão processual de processos de insolvência e leilões

O presente relatório enquadra e descreve o trabalho de análise, reestruturação e implementação de novas funcionalidades na plataforma de gestão de processos judiciais, usada pela empresa Lusoparticipações Avalibérica S.A. (AVALIBÉRICA)1 como apoio ao seu modelo de negócio. Inserida no Mestrado em Engenharia Informática - Computação Móvel, a proposta da AVALIBÉRICA contempla a avaliação do sistema em uso e a criação de novos módulos, melhoramento das funcionalidades de gestão processual e de vendas, dotando-a de funcionalidades de gestão documental e expansão a dispositivos móveis. O sistema desenvolvido à medida para a AVALIBÉRICA permite aos colaboradores da empresa a gestão diária dos processos de insolvência, possibilitando o registo de toda a atividade desenvolvida, a inventariação dos respetivos bens, geração de documentação associada e gestão de vendas. Permite também a gestão de conteúdos do website da empresa e a criação, e execução, de leilões eletrónicos. No decorrer do estágio, a evolução deste sistema deu origem à Plataforma de Gestão de Processos (PGESPRO), composta por um conjunto de aplicações que oferecem funcionalidades de gestão de processos e administração, API de acesso a aplicações móveis, submissão de propostas/licitações online, módulo de manutenção e tarefas de execução assíncrona. O projeto foi abordado com a intenção de manter o sistema existente, integrando as funcionalidades desenvolvidas em módulos adicionais; assim, foi inicialmente mantida a mesma pilha de tecnologias e a arquitetura WEB, cliente-servidor, suportada no cliente por HTML/CSS e JS, e no servidor por PHP. No entanto, após a avaliação inicial, foi decidida a substituição gradual através de reimplementação faseada das funcionalidades, bem como a substituição de tecnologias onde se verifiquem vantagens óbvias de performance e/ou capacidades. Dadas as características do projeto e da área em que o mesmo se insere, a plataforma desenvolvida será alvo de constante evolução, quer por imposições externas à AVALIBÉRICA, como por alterações aos procedimentos e modelos de negócio da empresa. No entanto, os objetivos propostos foram atingidos, com a empresa a utilizar ativamente a plataforma desenvolvida e encontrando-se os vários projetos que surgiram durante o desenvolvimento em fase final de testes, ou já em utilização por grupos piloto.

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.

OpenDataHub: an open dataset management system

This thesis presents a cloud-based software platform for sharing publicly available scientific datasets. The proposed platform leverages the potential of NoSQL databases and asynchronous IO technologies, such as Node.JS, in order to achieve high performances and flexible solutions. This solution will serve two main groups of users. The dataset providers, which are the researchers responsible for sharing and maintaining datasets, and the dataset users, that are those who desire to access the public data. To the former are given tools to easily publish and maintain large volumes of data, whereas the later are given tools to enable the preview and creation of subsets of the original data through the introduction of filter and aggregation operations. The choice of NoSQL over more traditional RDDMS emerged from and extended benchmark between relational databases (MySQL) and NoSQL (MongoDB) that is also presented in this thesis. The obtained results come to confirm the theoretical guarantees that NoSQL databases are more suitable for the kind of data that our system users will be handling, i. e., non-homogeneous data structures that can grow really fast. It is envisioned that a platform like this can lead the way to a new era of scientific data sharing where researchers are able to easily share and access all kinds of datasets, and even in more advanced scenarios be presented with recommended datasets and already existing research results on top of those recommendations.

A virtual agent to sustaining children's engagement in language learning

In this thesis we aimed to explore the potential of gamification - defined as “the use of game elements in non-game contexts” [30] - in increasing children's (aged 5 to 6) engagement with the task. This is mainly due to the fact that our world is living a technological era, and videogames are an example of this engagement by being able to maintain children’s (and adults) engagement for hours straight. For the purpose of limiting complexity, we only addressed the feedback element by introducing it with an anthropomorphic virtual agent (human-like aspect), because research shows that virtual agents (VA’s) can influence behavioural change [17], or even induce emotions on humans both through the use of feedback provided and their facial expressions, which can interpreted in the same way as of humans’ [2]. By pairing the VA with the gamification concept, we wanted to 1) create a VA that is likely to be well-received by children (appearance and behaviour), and 2) have the immediate feedback that games have, so we can give children an assessment of their actions in real-time, as opposed to waiting for feedback from someone (traditional teaching), and with this give students more chances to succeed [32, 43]. Our final system consisted on a virtual environment, where children formed words that corresponded to a given image. In order to measure the impact that the VA had on engagement, the system was developed in two versions: one version of the system was limited to provide a simple feedback environment, where the VA provided feedback, by responding with simple phrases (i.e. “correct” or “incorrect”); for the second version, the VA had a more complex approach where it tried to encourage children to complete the word – a motivational feedback - even when they weren’t succeeding. Lastly we conducted a field study with two groups of children, where one group tested the version with the simple feedback, and the other group tested the ‘motivational’ version of the system. We used a quantitative approach to analyze the collected data that measured the engagement, based on the number of tasks (words) completed and time spent with system. The results of the evaluation showed that the use of motivational feedback may carry a positive effect on engaging children.

Motivating the use of public transit through a mobile glanceable display

With increasing concerns about the impact of global warming on human life, policy makers around the world and researchers have sought for technological solutions that have the potential to attenuate this process. This thesis describes the design and evaluation of an information appliance that aims to increase the use of public transportation. We developed a mobile glanceable display that, being aware of the user’s transportation routines, provides awareness cues about bus arrival time, grounded upon the vision of Ambient Intelligence. We present the design process we followed, from ideation to building a prototype and conducting a field study, and conclude with a set of guidelines for the design of relevant personal information systems. More specifically we seek to test the following hypotheses: 1) That the tangible prototype that provides ambient cues will be used more frequently than a similar purpose mobile app, 2) That the tangible prototype will reduce the waiting time at the bus stop, 3) That the tangible prototype will result to reduced anxiety on passengers, 4) That the tangible prototype will result to an increase in the perceived reliability of the transit service, 5) That the tangible prototype will enhance users’ efficiency in reading the bus schedules and 6) That the tangible prototype will make individuals more likely to use public transit. In a field study, we compare the tangible prototype against the mobile app and a control condition where participants were given no external support in obtaining bus arrival information, other than their existing routines. Using qualitative and quantitative data, we test the aforementioned hypotheses and explore users’ reactions to the prototype we developed.

Adaptação de estratégias frente às mudanças no mercado de telecomunicações no Brasil : um estudo de caso em empresa fornecedora de equipamentos de transmissão de dados

Este trabalho tem por objetivo mostrar a adaptação das estratégias de uma empresa fornecedora de equipamentos de transmissão de dados, a PARKS S/A COMUNICAÇÕES DIGITAIS, frente às mudanças do mercado de telecomunicações no Brasil Através de uma análise de caso, evidenciaram-se as mudanças ocorridas no mercado de telecomunicações, a percepção desta empresa para tais mudanças e a orientação estratégica adotada para os seus próprios setores, a saber, o comercial, o industrial, o financeiro, o de recursos humanos e qualidade e o de engenharia. O estudo das mudanças ocorridas neste mercado abrangeu dois períodos, quais sejam, o anterior à privatização e os anos de 1997 até 2000, ressaltando-se, porém, que a análise se centrou neste último, o qual foi analisado mais detalhadamente. Uma vez identificadas as principais mudanças ocorridas na empresa escolhida para o estudo de caso - PARKS S/A Comunicações -, através de observação e da vivência do autor, bem como de contribuições relatadas por colegas da empresa, igualmente participantes do processo, este trabalho analisa estas mudanças uma a uma, mostrando o reflexo das mesmas na estrutura da empresa, procurando explicar como se deu o fenômeno e, assim, contribuindo para a compreensão de processos análogos que venham a ocorrer em um futuro próximo.