Analysis of Natural and Artificial Phenomena Using Signal Processing and Fractional Calculus

In this paper we study several natural and man-made complex phenomena in the perspective of dynamical systems. For each class of phenomena, the system outputs are time-series records obtained in identical conditions. The time-series are viewed as manifestations of the system behavior and are processed for analyzing the system dynamics. First, we use the Fourier transform to process the data and we approximate the amplitude spectra by means of power law functions. We interpret the power law parameters as a phenomenological signature of the system dynamics. Second, we adopt the techniques of non-hierarchical clustering and multidimensional scaling to visualize hidden relationships between the complex phenomena. Third, we propose a vector field based analogy to interpret the patterns unveiled by the PL parameters.

Gestão de Informação: Inteligência Artificial

A informação e a sua gestão é considerada nos nossos dias como o principal factor de sucesso ou insucesso para qualquer actividade económica ou social. O desenvolvimento de novas tecnologias força todos os agentes econcómicos a desenvolverem-se nestas áreas para conseguirem vantagens concorrenciais. Este trabalho visa fazer uma apresentação de uma “nova” área da ciência da computação a que se chamou Inteligência Artificial.

Linfopenia em Doentes Submetidos a Ventilação Mecânica por Exacerbação de Insuficiência Respiratória Crónica: Estudo Prospectivo

Objectivo: avaliar e caracterizar a linfopenia em doentes admitidos numa unidade de cuidados intensivos para suporte ventilatório por exacerbação de insuficiência respiratória crónica e eventual relação com a gravidade da doença. Material e métodos: estudo prospectivo com 6 meses de duração e mais 6 meses de seguimento após alta da unidade. Incluídos 24 doentes, 22 homens, com APACHE II médio de 19,7, 3 dos quais com possibilidade de seguimento após a alta. Foram colhidas análises para determinação das subpopulações linfocitárias na admissão e a cada 7 dias de ventilação mecânica. Excluídos doentes com sinais de infecção ou imunossupressão prévia, à excepção dos corticóides. Resultados: a linfopenia foi encontrada em 79,2 % dos doentes com depleção de todas as subpopulações linfocitárias sendo mais expressiva a depleção de linfócitos B CD19+. Esta linfopenia não se relacionou com os níveis séricos de cortisol, e apesar de se relacionar com uma maior gravidade clínica não esteve associada a uma maior mortalidade. O registo evolutivo no internamento mostrou tendencialmente uma recuperação da linfopenia. Conclusões: a linfopenia é frequente em doentes ventilados por exacerbação de doença respiratória crónica. Trata-se de uma linfopenia não selectiva, que recupera ao longo do internamento, mais acentuada ao nível dos linfócitos B CD19+. Estes doentes apresentam índices de gravidade maior mas sem diferenças na mortalidade. O seguimento ambulatório destes doentes mostrou-se difícil e foi inconclusivo.

Aquisição por Visão Artificial e Medição Automática de Micro Dureza Vickers

O ensaio de dureza, e mais concretamente o ensaio de micro dureza Vickers, é no universo dos ensaios mecânicos um dos mais utilizados quer seja na indústria, no ensino ou na investigação e desenvolvimento de produto no âmbito das ciências dos materiais. Na grande maioria dos casos, a utilização deste ensaio tem como principal aplicação a caracterização ou controlo da qualidade de fabrico de materiais metálicos. Sendo um ensaio de relativa simplicidade de execução, rapidez e com resultados comparáveis e relacionáveis a outras grandezas físicas das propriedades dos materiais. Contudo, e tratando-se de um método de ensaio cuja intervenção humana é importante, na medição da indentação gerada por penetração mecânica através de um sistema ótico, não deixa de exibir algumas debilidades que daí advêm, como sendo o treino dos técnicos e respetivas acuidades visuais, fenómenos de fadiga visual que afetam os resultados ao longo de um turno de trabalho; ora estes fenómenos afetam a repetibilidade e reprodutibilidade dos resultados obtidos no ensaio. O CINFU possui um micro durómetro Vickers, cuja realização dos ensaios depende de um técnico treinado para a execução do mesmo, apresentando todas as debilidades já mencionadas e que o tornou elegível para o estudo e aplicação de uma solução alternativa. Assim, esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma solução alternativa ao método ótico convencional na medição de micro dureza Vickers. Utilizando programação em LabVIEW da National Instruments, juntamente com as ferramentas de visão computacional (NI Vision), o programa começa por solicitar ao técnico a seleção da câmara para aquisição da imagem digital acoplada ao micro durómetro, seleção do método de ensaio (Força de ensaio); posteriormente o programa efetua o tratamento da imagem (aplicação de filtros para eliminação do ruído de fundo da imagem original), segue-se, por indicação do operador, a zona de interesse (ROI) e por sua vez são identificadas automaticamente os vértices da calote e respetivas distâncias das diagonais geradas concluindo, após aceitação das mesmas, com o respetivo cálculo de micro dureza resultante. Para validação dos resultados foram utilizados blocos-padrão de dureza certificada (CRM), cujos resultados foram satisfatórios, tendo-se obtido um elevado nível de exatidão nas medições efetuadas. Por fim, desenvolveu-se uma folha de cálculo em Excel com a determinação da incerteza associada às medições de micro dureza Vickers. Foram então comparados os resultados nas duas metodologias possíveis, pelo método ótico convencional e pela utilização das ferramentas de visão computacional, tendo-se obtido bons resultados com a solução proposta.

Stratigraphic interpretation of Well-Log data of the Athabasca Oil Sands of Alberta Canada through Pattern recognition and Artificial Intelligence

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Inteligência artificial aplicada na previsão de mercados financeiros

Neste documento, são investigados vários métodos usados na inteligência artificial, com o objetivo de obter previsões precisas da evolução dos mercados financeiros. O uso de ferramentas lineares como os modelos AR, MA, ARMA e GARCH têm muitas limitações, pois torna-se muito difícil adaptá-los às não linearidades dos fenómenos que ocorrem nos mercados. Pelas razões anteriormente referidas, os algoritmos como as redes neuronais dinâmicas (TDNN, NARX e ESN), mostram uma maior capacidade de adaptação a estas não linearidades, pois não fazem qualquer pressuposto sobre as distribuições de probabilidade que caracterizam estes mercados. O facto destas redes neuronais serem dinâmicas, faz com que estas exibam um desempenho superior em relação às redes neuronais estáticas, ou outros algoritmos que não possuem qualquer tipo de memória. Apesar das vantagens reveladas pelas redes neuronais, estas são um sistema do tipo black box, o que torna muito difícil extrair informação dos pesos da rede. Isto significa que estes algoritmos devem ser usados com precaução, pois podem tornar-se instáveis.

Numerical Evaluation of Ventilation Performance in Children Day Care Centres

Modelling of ventilation is strongly dependent on the physical characteristics of the building of which precise evaluation is a complex and time consuming task. In the frame of a research project, two children day care centres (CDCC) have been selected in order to measure the envelope air permeability, the flow rate of mechanical ventilation systems and indoor and outdoor temperature. The data obtained was used as input to the computer code CONTAM for ventilation simulations. The results obtained were compared with direct measurements of ventilation flow from short term measurements with CO2 tracer gas and medium term measurements with perfluorocarbon tracer (PFT) gas decay method. After validation, in order to analyse the main parameters that affect ventilation, the model was used to predict the ventilation rates for a wide range of conditions. The purpose of this assessment was to find the best practices to improve natural ventilation. A simple analytical method to predict the ventilation flow rate of rooms is also presented. The method is based on the estimation of wind effect on the room through the evaluation of an average factor and on the assessment of relevant cross section of gaps and openings combined in series or in parallel. It is shown that it may be applied with acceptable accuracy for this type of buildings when ventilation is due essentially to wind action.

Xenodiagnóstico artificial "post-mortem" em chagásicos crônicos

A fim de obter metodologias que permitam estabelecer, com segurança, o diagnóstico "post-mortem " da infecção chagásica, adaptou-se o xenodiagnóstico artificial a necropsiados com diferentes tempos de óbito. O testefoi positivo em três (30%) de dez chagásicos autopsiados. O tempo decorrido entre o êxito letal e o início do repasto pelos triatomineos destes chagásicos foi de duas horas, duas horas e quinze minutos e sete horas, respectivamente. Discutem-se os fatores que podem explicara sobrevivência do Trypanosoma cruzi no hospedeiro morto bem como as aplicações práticas do achado.

Avaliação de recursos hídricos e viabilidade da recarga artificial de aquíferos na bacia hidrográfica dos engenhos na Ilha de Santiago - Cabo Verde

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia e Gestão da Água

Estudo comparativo entre o xenodiagnóstico natural e o artificial, em chagásicos crônicos

Foram realizados, simultaneamente, os xenodiagnósticos natural e artificial em 57 pacientes chagásicos, na fase crônica, com idades entre 26 e 83 anos, sendo 26 do sexo masculino e 31 do feminino, todos com sorologia reativa. Este estudo teve a finalidade de verificar a sensibilidade do método artificial, visando à sua utilização, em rotina de laboratório. Aplicaram-se 40 Dipetalogaster maximus de 1° estádiopara cada paciente tanto no xmodiagnóstico natural quanto no artificial. O xenodiagnóstico artificial foi significativamente mais sensível do que o natural para detectar o Trypanosoma cruzi, uma aplicaçao do artificial foi igual à do método natural aplicado três vezes. A "xenopositividade'' foi de 35,1%, sendo significativamente maior no sexo masculino, nas faixas etárias de 56 a 65 anos e 66 a 83 anos. Estes resultados mostram a viabilidade e a possibilidade do uso do xenodiagnóstico artificial em rotina de laboratório.

Evaluation of Pozzolanic Reactivity of Artificial Pozzolans

Materials Science Forum Vols. 730-732 (2013) pp 433-438

Encontro de Panstrongylus megistus em ecótopo artificial: domiciliação ou mera visitação?

No combate à doença de Chagas no Brasil, foi utilizado como primeira medida o controle químico, erradicando o Triatoma infestans, o mais importante vetor, tal combate vem favorecendo o aparecimento de vetores secundários, como Triatoma sordida and Panstrongylus megistus, espécies que podem eventualmente ser encontradas no domicílio, como os triatomíneos provenientes de Bernardino de Campos e Sete Barras por nós examinados que foram encontrados no domicílio e positivos para o T. cruzi, sugerindo que, apesar da doença de Chagas estar controlada no Estado de São Paulo, existe a necessidade de aprimorar os conhecimentos sobre o comportamento destes vetores para que mudanças nas medidas de controle sejam introduzidas.

Comparação entre o xenodiagnóstico clássico e artificial na fase crônica da doença de Chagas

O xenodiagnóstico (xeno) clássico e artificial feitos com Dipatalogaster maximus de primeiro estágio foi realizado simultaneamente em 57 pacientes com infecção chagásica crônica (22 do sexo masculino e 35 do sexo feminino, com idades entre 7 e 80 anos). Exceto dois pacientes com clínica de megaesôfago, os demais tinham dois exames sorológicos prévios positivos sendo feita nova sorológia no decorrer do estudo. Os pacientes eram provenientes do ambulatório do Hospital Universitário de Brasília (HUB) ou eram residentes no município de Mambaí, GO. Dos 57 pacientes, 24 (42%) apresentaram xenodiagnósticos positivos. Dos 114 xenodiagnósticos realizados, 36 (32%) foram positivos. A comparação das duas técnicas não mostrou diferença estatisticamente significante (p = 0,42), porém o xeno artificial apresenta vantagem porque o sangue é oferecido aos triatomíneos através de um aparelho enquanto, no xeno clássico, os triatomíneos sugam através da pele do paciente.

Avaliação da durabilidade de fitas metálicas embebidas em argamassa bastarda, sujeita a envelhecimento artificial

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção