A simulation tool for demand response programs implementation

The design and development of simulation models and tools for Demand Response (DR) programs are becoming more and more important for adequately taking the maximum advantages of DR programs use. Moreover, a more active consumers’ participation in DR programs can help improving the system reliability and decrease or defer the required investments. DemSi, a DR simulator, designed and implemented by the authors of this paper, allows studying DR actions and schemes in distribution networks. It undertakes the technical validation of the solution using realistic network simulation based on PSCAD. DemSi considers the players involved in DR actions, and the results can be analyzed from each specific player point of view.

Multi-agent based electricity market simulator with VPP: Conceptual and implementation issues

This paper presents a new architecture for the MASCEM, a multi-agent electricity market simulator. This is implemented in a Prolog which is integrated in the JAVA program by using the LPA Win-Prolog Intelligence Server (IS) provides a DLL interface between Win-Prolog and other applications. This paper mainly focus on the MASCEM ability to provide the means to model and simulate Virtual Power Producers (VPP). VPPs are represented as a coalition of agents, with specific characteristics and goals. VPPs can reinforce the importance of these generation technologies making them valuable in electricity markets.

Implementation of proton therapy in the portuguese context of radiotherapy

Cancer is a national and international health care concern. It’s important to find strategies for early diagnosis as well as for the optimization of the various therapeutic options currently existing in Portugal. Cancer is the second leading cause of death in Portugal, the choice of this study, is due to the importance of radiotherapy approach in cancer treatment and because is the therapy used in 40% of oncology patients. Radiation therapy has evolve data technological level, that allows new treatment techniques that are more efficient and that also promotes greater professional satisfaction. The hadrons are charged particles, used in cancer therapy. These particles can bring a paradigm shift regarding the therapeutic approach in radiotherapy. The technique used is proton therapy, that reveal to be more accurate, efficacious and less toxic to surrounding tissue. Proton therapy may be a promising development in the field of oncology and how the treatment is given in radiotherapy. Although there is awareness of the benefits of proton therapy in oncology it’s also important to take in consideration the costs of these therapy, because they are considerably higher than conventional treatments of radiotherapy. Given the lack of a proton therapy service in Portugal, this study aims to be a documentary analysis of clinical records that will achieve the following objectives: to identify the number of cancer patients diagnosed in 2010 in Portugal and to calculate the estimated number of patients that could have been treated with proton therapy according to the Health Council of the Netherlands registration document.

Efficient implementation of a dominance protocol for wireless medium access

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

A 802.11p prototype implementation

This paper presents an IEEE 802.11p full-stack prototype implementation to data exchange among vehicles and between vehicles and the roadway infrastructures. The prototype architecture is based on FPGAs for Intermediate Frequency (IF) and base band purposes, using 802.11a based transceivers for RF interfaces. Power amplifiers were also addressed, by using commercial and in-house solutions. This implementation aims to provide technical solutions for Intelligent Transportation Systems (ITS) field, namely for tolling and traffic management related services, in order to promote safety, mobility and driving comfort through the dynamic and real-time cooperation among vehicles and/or between vehicles and infrastructures. The performance of the proposed scheme is tested under realistic urban and suburban driving conditions. Preliminary results are promising, since they comply with most of the 802.11p standard requirements.

The gambin model provides a superior fit to species abundance distributions with a single free parameter : evidence, implementation and interpretation

The species abundance distribution (SAD) has been a central focus of community ecology for over fifty years, and is currently the subject of widespread renewed interest. The gambin model has recently been proposed as a model that provides a superior fit to commonly preferred SAD models. It has also been argued that the model's single parameter (α) presents a potentially informative ecological diversity metric, because it summarises the shape of the SAD in a single number. Despite this potential, few empirical tests of the model have been undertaken, perhaps because the necessary methods and software for fitting the model have not existed. Here, we derive a maximum likelihood method to fit the model, and use it to undertake a comprehensive comparative analysis of the fit of the gambin model. The functions and computational code to fit the model are incorporated in a newly developed free-to-download R package (gambin). We test the gambin model using a variety of datasets and compare the fit of the gambin model to fits obtained using the Poisson lognormal, logseries and zero-sum multinomial distributions. We found that gambin almost universally provided a better fit to the data and that the fit was consistent for a variety of sample grain sizes. We demonstrate how α can be used to differentiate intelligibly between community structures of Azorean arthropods sampled in different land use types. We conclude that gambin presents a flexible model capable of fitting a wide variety of observed SAD data, while providing a useful index of SAD form in its single fitted parameter. As such, gambin has wide potential applicability in the study of SADs, and ecology more generally.

Aplicação de metodologias lean na manutenção da simoldes aços

O trabalho presente nesta dissertação incidiu sobre a aplicação das metodologias Lean no âmbito da manutenção de uma empresa metalomecânica de produção de Moldes – Simoldes Aços. No atual enquadramento, com os mercados nacionais e internacionais debaixo de feroz competição, as empresas são obrigadas a estudar métodos e técnicas que permitam eliminar desperdícios, reduzir custos e tempos de produção, ao mesmo tempo que são exigidos maiores níveis de qualidade dos produtos fabricados com vista ao aumento da competitividade. Sendo a Manutenção uma área funcional com um impacto elevado no desempenho da produção, é percebido que o desempenho desta, tem influência direta no comportamento do fluxo produtivo e nos respetivos níveis de eficácia e eficiência. No decorrer do trabalho desta dissertação de mestrado foi realizada uma análise abrangente do estado atual do sector de atividade de manutenção na empresa SIMOLDES SA, o que permitiu identificar as áreas e os pontos a intervir e desenhar as soluções de melhoria na atividade de manutenção. Na fase concludente do trabalho foram implementadas algumas dessas propostas de melhoria, ao passo que outras ficaram agendadas para futura implementação. Na base do trabalho desenvolvido esteve a metodologia Lean, que apresenta um papel relevante na implementação de uma abordagem integrada da função manutenção na manutenção dos objetivos da produção. O presente projeto baseou a sua estratégia de implementação na aplicação da ferramenta do 5S’ em paralelo com o TPM (Total Productive Maintenance). Ambas as ferramentas visam a redução de desperdícios e o aumento da fiabilidade dos processos, pelo aumento da disponibilidade dos equipamentos, da melhoria do desempenho dos processos e da plena integração de todos os colaboradores no processo de fabrico. Com a implementação das melhorias propostas, foram observados melhorias significativas no fluxo das atividades da manutenção, assim como uma maior visibilidade das mesmas em todo o processo produtivo.

Implementation of thr INSPIRE Directive on road infrastructure in Portugal

Prémio - CEN/TC 287 AWARD FOR EXCELLENCE IN INSIRE 2012 Implementation of the INSPIRE Directive on Road Infrastructure in Portugal Inês Soares, aluna de Mestrado em engenharia civil do ISEL, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa e Paulo Martins, e o seu orientador, receberam um prémio europeu, no dia 27 de junho, em Istambul na Turquia, numa conferência internacional organizada pela Comissão Europeia e pelo governo Turco.  A jovem portuguesa foi escolhida entre cerca de 20 candidatos de vários países. Paulo Matos Martins, professor no ISEL, além de mentor do trabalho premiado, foi orientador de mestrado da aluna e explica que se trata de um estudo sobre a aplicação da Diretiva comunitária INSPIRE à infraestrutura rodoviária nacional que contou com a estreita colaboração do InIR, Instituto da Infraestrutura Rodoviária através da coorientação da engenheira Adelaide Costa e colaboração técnica do engenheiro Rui Luso Soares.  O projeto-piloto correspondeu à criação de uma aplicação informática que permite aceder a informação geográfica harmonizada relativa à infraestrutura rodoviária nacional, de acordo com as disposições de execução INSPIRE, dando cumprimento aos requisitos impostos pela Diretiva às entidades responsáveis por este tipo de informação, entre as quais se incluem diversos organismos públicos (podendo no futuro vir a incluir as autarquias), permitindo aos decisores políticos e a todos os cidadãos o fácil acesso a informação de qualidade sobre as infraestruturas, o território e o ambiente. 

Supporting intra-task parallelism in real-time multiprocessor systems

Os sistemas de tempo real modernos geram, cada vez mais, cargas computacionais pesadas e dinâmicas, começando-se a tornar pouco expectável que sejam implementados em sistemas uniprocessador. Na verdade, a mudança de sistemas com um único processador para sistemas multi- processador pode ser vista, tanto no domínio geral, como no de sistemas embebidos, como uma forma eficiente, em termos energéticos, de melhorar a performance das aplicações. Simultaneamente, a proliferação das plataformas multi-processador transformaram a programação paralela num tópico de elevado interesse, levando o paralelismo dinâmico a ganhar rapidamente popularidade como um modelo de programação. A ideia, por detrás deste modelo, é encorajar os programadores a exporem todas as oportunidades de paralelismo através da simples indicação de potenciais regiões paralelas dentro das aplicações. Todas estas anotações são encaradas pelo sistema unicamente como sugestões, podendo estas serem ignoradas e substituídas, por construtores sequenciais equivalentes, pela própria linguagem. Assim, o modo como a computação é na realidade subdividida, e mapeada nos vários processadores, é da responsabilidade do compilador e do sistema computacional subjacente. Ao retirar este fardo do programador, a complexidade da programação é consideravelmente reduzida, o que normalmente se traduz num aumento de produtividade. Todavia, se o mecanismo de escalonamento subjacente não for simples e rápido, de modo a manter o overhead geral em níveis reduzidos, os benefícios da geração de um paralelismo com uma granularidade tão fina serão meramente hipotéticos. Nesta perspetiva de escalonamento, os algoritmos que empregam uma política de workstealing são cada vez mais populares, com uma eficiência comprovada em termos de tempo, espaço e necessidades de comunicação. Contudo, estes algoritmos não contemplam restrições temporais, nem outra qualquer forma de atribuição de prioridades às tarefas, o que impossibilita que sejam diretamente aplicados a sistemas de tempo real. Além disso, são tradicionalmente implementados no runtime da linguagem, criando assim um sistema de escalonamento com dois níveis, onde a previsibilidade, essencial a um sistema de tempo real, não pode ser assegurada. Nesta tese, é descrita a forma como a abordagem de work-stealing pode ser resenhada para cumprir os requisitos de tempo real, mantendo, ao mesmo tempo, os seus princípios fundamentais que tão bons resultados têm demonstrado. Muito resumidamente, a única fila de gestão de processos convencional (deque) é substituída por uma fila de deques, ordenada de forma crescente por prioridade das tarefas. De seguida, aplicamos por cima o conhecido algoritmo de escalonamento dinâmico G-EDF, misturamos as regras de ambos, e assim nasce a nossa proposta: o algoritmo de escalonamento RTWS. Tirando partido da modularidade oferecida pelo escalonador do Linux, o RTWS é adicionado como uma nova classe de escalonamento, de forma a avaliar na prática se o algoritmo proposto é viável, ou seja, se garante a eficiência e escalonabilidade desejadas. Modificar o núcleo do Linux é uma tarefa complicada, devido à complexidade das suas funções internas e às fortes interdependências entre os vários subsistemas. Não obstante, um dos objetivos desta tese era ter a certeza que o RTWS é mais do que um conceito interessante. Assim, uma parte significativa deste documento é dedicada à discussão sobre a implementação do RTWS e à exposição de situações problemáticas, muitas delas não consideradas em teoria, como é o caso do desfasamento entre vários mecanismo de sincronização. Os resultados experimentais mostram que o RTWS, em comparação com outro trabalho prático de escalonamento dinâmico de tarefas com restrições temporais, reduz significativamente o overhead de escalonamento através de um controlo de migrações, e mudanças de contexto, eficiente e escalável (pelo menos até 8 CPUs), ao mesmo tempo que alcança um bom balanceamento dinâmico da carga do sistema, até mesmo de uma forma não custosa. Contudo, durante a avaliação realizada foi detetada uma falha na implementação do RTWS, pela forma como facilmente desiste de roubar trabalho, o que origina períodos de inatividade, no CPU em questão, quando a utilização geral do sistema é baixa. Embora o trabalho realizado se tenha focado em manter o custo de escalonamento baixo e em alcançar boa localidade dos dados, a escalonabilidade do sistema nunca foi negligenciada. Na verdade, o algoritmo de escalonamento proposto provou ser bastante robusto, não falhando qualquer meta temporal nas experiências realizadas. Portanto, podemos afirmar que alguma inversão de prioridades, causada pela sub-política de roubo BAS, não compromete os objetivos de escalonabilidade, e até ajuda a reduzir a contenção nas estruturas de dados. Mesmo assim, o RTWS também suporta uma sub-política de roubo determinística: PAS. A avaliação experimental, porém, não ajudou a ter uma noção clara do impacto de uma e de outra. No entanto, de uma maneira geral, podemos concluir que o RTWS é uma solução promissora para um escalonamento eficiente de tarefas paralelas com restrições temporais.

Private cloud computing platforms. Analysis and implementation in a Higher Education Institution

The constant evolution of the Internet and its increasing use and subsequent entailing to private and public activities, resulting in a strong impact on their survival, originates an emerging technology. Through cloud computing, it is possible to abstract users from the lower layers to the business, focusing only on what is most important to manage and with the advantage of being able to grow (or degrades) resources as needed. The paradigm of cloud arises from the necessity of optimization of IT resources evolving in an emergent and rapidly expanding and technology. In this regard, after a study of the most common cloud platforms and the tactic of the current implementation of the technologies applied at the Institute of Biomedical Sciences of Abel Salazar and Faculty of Pharmacy of Oporto University a proposed evolution is suggested in order adorn certain requirements in the context of cloud computing.

Beliefs and attitudes about endemic dental fluorosis among adolescents in rural Brazil

OBJECTIVE: To understand beliefs and attitudes about fluorosis among young people living in a rural area. METHODOLOGICAL PROCEDURES: Qualitative study consisting of semi-structured interviews with 23 adolescents with dental fluorosis, 14 teachers and three health authorities in the city of São Francisco, Southeastern Brazil, in 2002. Content analysis and social representation theory were applied. ANALYSIS OF RESULTS: The organoleptic characteristics of carbonates that affect groundwater (salty flavor, whitish coloration, and turbidity) associated with negative aspects of household use of this water are considered a cause of mottled enamel. Even after contact with researchers who investigated this phenomenon and helped find a solution for this condition, the local population is still unwilling to accept fluoride as the cause of the problem and does not fully agree to use water from other sources because they are afraid of the quality of water. CONCLUSIONS: Misperceptions of the causes of dental fluorosis and water treatment costs compromise the implementation of uncontaminated surface water supplies. Health education strategies are required in parallel with solutions for securing water supply in drought-ravaged areas.

Concurrent tabling

In the past few years Tabling has emerged as a powerful logic programming model. The integration of concurrent features into the implementation of Tabling systems is demanded by need to use recently developed tabling applications within distributed systems, where a process has to respond concurrently to several requests. The support for sharing of tables among the concurrent threads of a Tabling process is a desirable feature, to allow one of Tabling’s virtues, the re-use of computations by other threads and to allow efficient usage of available memory. However, the incremental completion of tables which are evaluated concurrently is not a trivial problem. In this dissertation we describe the integration of concurrency mechanisms, by the way of multi-threading, in a state of the art Tabling and Prolog system, XSB. We begin by reviewing the main concepts for a formal description of tabled computations, called SLG resolution and for the implementation of Tabling under the SLG-WAM, the abstract machine supported by XSB. We describe the different scheduling strategies provided by XSB and introduce some new properties of local scheduling, a scheduling strategy for SLG resolution. We proceed to describe our implementation work by describing the process of integrating multi-threading in a Prolog system supporting Tabling, without addressing the problem of shared tables. We describe the trade-offs and implementation decisions involved. We then describe an optimistic algorithm for the concurrent sharing of completed tables, Shared Completed Tables, which allows the sharing of tables without incurring in deadlocks, under local scheduling. This method relies on the execution properties of local scheduling and includes full support for negation. We provide a theoretical framework and discuss the implementation’s correctness and complexity. After that, we describe amethod for the sharing of tables among threads that allows parallelism in the computation of inter-dependent subgoals, which we name Concurrent Completion. We informally argue for the correctness of Concurrent Completion. We give detailed performance measurements of the multi-threaded XSB systems over a variety of machines and operating systems, for both the Shared Completed Tables and the Concurrent Completion implementations. We focus our measurements inthe overhead over the sequential engine and the scalability of the system. We finish with a comparison of XSB with other multi-threaded Prolog systems and we compare our approach to concurrent tabling with parallel and distributed methods for the evaluation of tabling. Finally, we identify future research directions.

Real-time scheduling of parallel tasks in the Linux Kernel

This paper proposes a global multiprocessor scheduling algorithm for the Linux kernel that combines the global EDF scheduler with a priority-aware work-stealing load balancing scheme, enabling parallel real-time tasks to be executed on more than one processor at a given time instant. We state that some priority inversion may actually be acceptable, provided it helps reduce contention, communication, synchronisation and coordination between parallel threads, while still guaranteeing the expected system’s predictability. Experimental results demonstrate the low scheduling overhead of the proposed approach comparatively to an existing real-time deadline-oriented scheduling class for the Linux kernel.

Parallel real-time support for distributed adaptive embedded applications

Real-time embedded applications require to process large amounts of data within small time windows. Parallelize and distribute workloads adaptively is suitable solution for computational demanding applications. The purpose of the Parallel Real-Time Framework for distributed adaptive embedded systems is to guarantee local and distributed processing of real-time applications. This work identifies some promising research directions for parallel/distributed real-time embedded applications.

A framework for the development of parallel and distributed real-time embedded systems

Embedded real-time applications increasingly present high computation requirements, which need to be completed within specific deadlines, but that present highly variable patterns, depending on the set of data available in a determined instant. The current trend to provide parallel processing in the embedded domain allows providing higher processing power; however, it does not address the variability in the processing pattern. Dimensioning each device for its worst-case scenario implies lower average utilization, and increased available, but unusable, processing in the overall system. A solution for this problem is to extend the parallel execution of the applications, allowing networked nodes to distribute the workload, on peak situations, to neighbour nodes. In this context, this report proposes a framework to develop parallel and distributed real-time embedded applications, transparently using OpenMP and Message Passing Interface (MPI), within a programming model based on OpenMP. The technical report also devises an integrated timing model, which enables the structured reasoning on the timing behaviour of these hybrid architectures.