Localizing objects in large-scale cyber- physical systems

We use the term Cyber-Physical Systems to refer to large-scale distributed sensor systems. Locating the geographic coordinates of objects of interest is an important problemin such systems. We present a new distributed approach to localize objects and events of interest in time complexity independent of number of nodes.

Autonomous behaviors for an unmanned mini-aerial vehicle

This thesis aims at addressing the development of autonomous behaviors, for search and exploration with a mini-UAV (Unmanned Aerial Vehicle), or also called MAV (Mini Aerial Vehicle) prototype, in order to gather information in rescue scenarios. The platform used in this work is a four rotor helicopter, known as quad-rotor from the German company Ascending Technologies GmbH, which is later assembled with a on-board processing unit (i.e. a tiny light weight computer) and a on-board sensor suite (i.e. 2D-LIDAR and Ultrasonic Sonar). This work can be divided into two phases. In the first phase an Indoor Position Tracking system was settled in order to obtain the Cartesian coordinates (i.e. X, Y, Z) and orientation (i.e.heading) which provides the relative position and orientation of the platform. The second phase was the design and implementation of medium/high level controllers on each command input in order to autonomously control the aircraft position, which is the first step towards an autonomous hovering flight, and any autonomous behavior (e.g. Landing, Object avoidance, Follow the wall). The main work is carried out in the Laboratory ”Intelligent Systems for Emergencies and Civil Defense”, in collaboration with ”Dipartimento di Informatica e Sistemistica” of Sapienza Univ. of Rome and ”Istituto Superiore Antincendi” of the Italian Firemen Department.

Dinuclear Mn (II,II) complexes: magnetic properties and microwave assisted oxidation of alcohols

A series of six new mixed-ligand dinuclear Mn(II, II) complexes of three different hydrazone Schiff bases (H3L1, H3L2 and H3L3), derived from condensation of the aromatic acid hydrazides benzohydrazide, 2-aminobenzohydrazide or 2-hydroxybenzohydrazide, with 2,3-dihydroxy benzaldehyde, respectively, is reported. Reactions of Mn(NO3)(2) center dot 4H(2)O with the H3L1-3 compounds, in the presence of pyridine (1 : 1 : 1 mole ratio), in methanol at room temperature, yield [Mn(H2L1)(py)(H2O)](2)(NO3)(2) center dot 2H(2)O (1 center dot 2H(2)O), [Mn(H2L2)(py)(CH3OH)](2)(NO3)(2) center dot 4H(2)O (2 center dot 4H(2)O) and [Mn(H2L3)(py)(H2O)](2)(NO3)(2) (3) respectively, whereas the use of excess pyridine yields complexes with two axially coordinated pyridine molecules at each Mn(II) centre, viz. [Mn(H2L1)(py)(2)] 2(NO3)(2) center dot H2O (4 center dot H2O), [Mn(H2L2)(py) H-O (6 center dot 2CH(3)OH), respectively. In all the complexes, the (H2L1-3)-ligand coordinates in the keto form. Complexes 1 center dot 2H(2)O, 2 center dot 4H(2)O, 4 center dot H2O, 5 center dot 2H(2)O and 6 center dot 2CH(3)OH are characterized by single crystal X-ray diffraction analysis. The complexes 1, 2 and 6, having different coordination environments, have been selected for variable temperature magnetic susceptibility measurements to examine the nature of magnetic interaction between magnetically coupled Mn(II) centres and also for exploration of the catalytic activity towards microwave assisted oxidation of alcohols. A yield of 81% (acetophenone) is obtained using a maximum of 0.4% molar ratio of catalyst relative to the substrate in the presence of TEMPO and in aqueous basic solution, under mild conditions.

Playing Newtonian Games with Modellus

This article is a short introduction on how to use Modellus (a computer package that is freely available on the Internet and used in the IOP Advancing Physics course) to build physics games using Newton’s laws, expressed as differential equations. Solving systems of differential equations is beyond most secondary-school or first-year college students. However, with Modellus, the solution is simply the output of the usual physical reasoning: define the force law, compute its magnitude and components, use it to obtain the acceleration components, then the velocity components and, finally, use the velocity components to find the coordinates.

Study of thermochemical treatments of cork in the 150-400ºC range using colour analysis and Ftir spectroscopy

A study of chemical transformations of cork during heat treatments was made using colour variation and FTIR analysis. The cork enriched fractions from Quercus cerris bark were subjected to isothermal heating in the temperature range 150–400 ◦C and treatment time from 5 to 90 min. Mass loss ranged from 3% (90 min at 150 ◦C) to 71% (60 min at 350 ◦C). FTIR showed that hemicelluloses were thermally degraded first while suberin remained as the most heat resistant component. The change of CIE-Lab parameters was rapid for low intensity treatments where no significant mass loss occurred (at 150 ◦C L* decreased from the initial 51.5 to 37.3 after 20 min). The decrease in all colour parameters continued with temperature until they remained substantially constant with over 40% mass loss. Modelling of the thermally induced mass loss could be made using colour analysis. This is applicable to monitoring the production of heat expanded insulation agglomerates.

Desenvolvimento de métodos rápidos para deteção de drogas no meio aquático

A vasta aplicação de antibióticos em sistemas de aquacultura tem conduzido ao aparecimento de espécies microbianas resistentes, devendo ser evitada ou, se possível, minimizada. A minimização implica um controlo muito rigoroso das doses aplicadas, algo que só pode ser realizado se todo o processo analítico for simples, barato e puder ser implementado no local. O presente trabalho descreve para este efeito um sistema sensor constituído por papel quimicamente modificado, cujo procedimento analítico foi semelhante à monitorização de pH através das conhecidas tiras indicadoras de pH universal. O papel foi modificado com base em reacções de monocamadas e assumiu uma coloração típica após contacto com o antibiótico. A intensidade da coloração estava também relacionada com a concentração desse antibiótico. Como prova deste conceito, o sensor proposto foi desenhado tendo em vista a monitorização de oxitetraciclina, um dos antibióticos utilizados neste contexto com elevada frequência. A modificação do papel foi baseada na alteração química das unidades de glucose na matriz sólida por reacção covalente com reagentes apropriados. Foram utilizadas duas estratégias diferentes para este efeito: uma foi baseada em reacções de tipo sol-gel e a outra em reacção de adição nucleófila. Posteriormente, o papel foi modificado com espécies metálicas capazes de mudar de cor na presença da oxitetraciclina. Estas modificações químicas foram avaliadas e optimizadas relativamente a vários parâmetros, no sentido de promover uma variação de cor intensa face à concentração de antibiótico. Procedeu-se ainda ao controlo desta modificação por técnicas de espectroscopia de infravermelho. A variação de cor foi avaliada por comparação visual, mas registada por imagem digital. Os materiais sensores preparados foram ainda caracterizados do ponto de vista do seu desempenho analítico. Incluíram-se aqui a identificação de uma relação linear entre coordenadas de cor e concentração, a atribuição de uma gama de concentrações capaz de fornecer uma resposta previsível e resposta cruzada face a outros antibióticos. Procedeu-se ainda à aplicação dos sensores numa amostra de água ambiental dopada com antibiótico. De uma forma geral, foi possível estabelecer um processo simples de modificação de papel capaz de aferir a presença e a quantidade de tetraciclinas, mais concretamente a oxitetraciclina. O processo aqui estabelecido é promissor, antevendo a concretização de uma metodologia simples, barata e local para a monitorização de anitbióticos em águas.

PETCHA: a Programming Exercises Teaching Assistant

This paper presents a tool called Petcha that acts as an automated Teaching Assistant in computer programming courses. The ultimate objective of Petcha is to increase the number of programming exercises effectively solved by students. Petcha meets this objective by helping both teachers to author programming exercises and students to solve them. It also coordinates a network of heterogeneous systems, integrating automatic program evaluators, learning management systems, learning object repositories and integrated programming environments. This paper presents the concept and the design of Petcha and sets this tool in a service oriented architecture for managing learning processes based on the automatic evaluation of programming exercises. The paper presents also a case study that validates the use of Petcha and of the proposed architecture.

The sensitivity, specificity and efficiency values of some serological tests used in the diagnosis of paracoccidioidomycosis

This work reports on the results of double immunodiffusion (ID), counterimmunoelectrophoresis (CIE), complement fixation (CF) and indirect immunofluorescence (IIF) techniques in the serodiagnosis of paracoccidioidomycosis. The study was undertaken on four groups of individuals: 46 patients with untreated paracoccidioidomycosis, 22 patients with other deep mycoses, 30 with other infectious diseases (tuberculosis and cutaneous leishmaniasis) and 47 blood donors as negative controls. Data were obtained using Paracoccidioides brasiliensis antigens, i.e.,a yeast culture filtrate for ID, CIE and CF, and a yeast cell suspension for IIF. The sensitivity, specificity and efficiency values were measured according to GALEN & GAMBINO8.The gel precipitation tests (ID and CIE) showed the greatest sensitivity (91.3 and 95.6%, respectively), maximum specificity (100%) and the highest efficiency values when compared to the CF and IIF tests.

The impact of driving styles on fuel consumption: a data-warehouse-and-data-mining-based discovery process

This paper discusses the results of applied research on the eco-driving domain based on a huge data set produced from a fleet of Lisbon's public transportation buses for a three-year period. This data set is based on events automatically extracted from the control area network bus and enriched with GPS coordinates, weather conditions, and road information. We apply online analytical processing (OLAP) and knowledge discovery (KD) techniques to deal with the high volume of this data set and to determine the major factors that influence the average fuel consumption, and then classify the drivers involved according to their driving efficiency. Consequently, we identify the most appropriate driving practices and styles. Our findings show that introducing simple practices, such as optimal clutch, engine rotation, and engine running in idle, can reduce fuel consumption on average from 3 to 5l/100 km, meaning a saving of 30 l per bus on one day. These findings have been strongly considered in the drivers' training sessions.

Avaliação da contraimunoeletroforese com antígenos dos sorovars icterohaemorrhagiae E patoc no diagnóstico sorológico da leptospirose humana

Avaliou-se o desempenho da contraimunoeletroforese (CIE) no diagnóstico sorológico da leptospirose humana utilizando três tipos de antígenos derivados da L. interrogans sorovar icterohaemorrhagiae e do sorovar patoc da L. biflexa. Comparou-se os resultados obtidos na CIE com a prova de referência a soroaglutinação microscópica (SAM). Soros pareados de 135 pacientes com leptospirose foram subdivididos em 4 grupos de acordo com os resultados da SAM. Como controle coletou-se sangue de 69 indivíduos sadios. A concordância entre as duas técnicas variou de 92,64 a 94,11%. Os resultados obtidos pela CIE com os antígenos do sorovar icterohaemorrhagiae foram mais favoráveis do que aqueles derivados do patoc. Ressaltam-se as características de elevada sensibilidade detectando anticorpos antileptospiras mais precocemente do que a microaglutinação. As características encontradas no presente estudo credenciam o emprego da CIE como um método útil e prático para o diagnóstico da leptospirose humana na fase aguda da doença.

Obtenção e avaliação de antígenos de Aspergillus fumigatus

Antígenos de três amostras de A. fumigatus (354, 356, JIG) e antissoro contra a mistura destes antígenos foram produzidos e avaliados imunoquimicamente. Os antígenos de filtrado de cultura foram obtidos após concentração com acetona conforme adaptação da técnica descrita por Coleman & Kaufman. Em prova de ID obteve-se 100% de positividade com os soros de pacientes com aspergilose estudados. Com relação aos soros heterólogos encontramos reatividade com soro de um paciente com candidíase e com soro de um paciente com histoplasmose; foi encontrado padrão idêntico de resposta quando se utilizou o antígeno de referência. O antissoro foi titulado por ID, CIE e RFC MI contra o antígeno específico apresentando títulos respectivos de 1:32, 1:32 e 1:128, e utilizado para reagir contra o mesmo antígeno por IEF, demonstrando 8 linhas de precipitação, sendo 5 na região anódica e 3 na região catódica. O perfil de bandeamento do antígeno em eletroforese utilizando gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) a 12,5% apresentou-se complexo com 26 sub-unidades protéicas, cujos pesos moleculares variaram de 18 a > 100kDa. Quando estes componentes foram eletrotransferidos e reagidos com o antissoro específico ("immunoblotting"), verificou-se imunogenicidade em todas as frações bandeadas.

Multidimensional scaling visualization of earthquake phenomena

Earthquakes are associated with negative events, such as large number of casualties, destruction of buildings and infrastructures, or emergence of tsunamis. In this paper, we apply the Multidimensional Scaling (MDS) analysis to earthquake data. MDS is a set of techniques that produce spatial or geometric representations of complex objects, such that, objects perceived to be similar/distinct in some sense are placed nearby/distant on the MDS maps. The interpretation of the charts is based on the resulting clusters since MDS produces a different locus for each similarity measure. In this study, over three million seismic occurrences, covering the period from January 1, 1904 up to March 14, 2012 are analyzed. The events, characterized by their magnitude and spatiotemporal distributions, are divided into groups, either according to the Flinn–Engdahl seismic regions of Earth or using a rectangular grid based in latitude and longitude coordinates. Space-time and Space-frequency correlation indices are proposed to quantify the similarities among events. MDS has the advantage of avoiding sensitivity to the non-uniform spatial distribution of seismic data, resulting from poorly instrumented areas, and is well suited for accessing dynamics of complex systems. MDS maps are proven as an intuitive and useful visual representation of the complex relationships that are present among seismic events, which may not be perceived on traditional geographic maps. Therefore, MDS constitutes a valid alternative to classic visualization tools, for understanding the global behavior of earthquakes.

Análise do comportamento sísmico da barragem de Luzzone: desenvolvimento de um programa de EF3D utilizando uma formulação em deslocamentos e pressões

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no âmbito do protocolo entre o ISEL e o LNEC

Evaluacion de la tecnica de contraimmunoelectroforesis para determinar la potencia antigena de las vacunas antirrabicas

El método recomendado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) para la prueba de potencia de vacunas antirrábicas como producto final es la prueba NIH. Algunas técnicas in vitro se han propuesto para el control durante el proceso de produción y complementan el ensayo in vivo antes mencionado. Este trabajo presenta los resultados obtenidos cuando se utilizó la técnica de contrainmunoelectroforésis (CIE) para determinar el contenido de antígenos en muestras de 84 y 40 lotes de vacunas antirrábicas producidas en tejido nervioso de cerebro de ratón lactante mediante cultivo de tejidos, respectivamente. La evaluación de las muestras en, y en torno de, las 0.3 UI por ambos métodos muestran que, en la práctica, un título CIE de 1:4 cumpliría con un mínimo de potencia de la prueba NIH. Un bajo grado de variabilidad de la prueba CIE fue observada en nuestro laboratorio cuando dos lotes de vacunas de referencia de trabajo y 7 lotes de vacunas antirrábicas, de diferente origen y actividad, fueron ensayadas en cinco pruebas independientes. Todos los títulos se ubicaron dentro de una dilución doble, lo que es indicativo de su reproducibilidad. Se observó buena sensibilidad para detectar el deterioro del antígeno en el ensayo de degradación térmica, cuando muestras de 3 lotes de vacuna líquida de cerebro de ratón lactante fueron mantenidas a4 y 37ºC cada una, por 28 días. Se evaluaron semanalmente por los ensayos de CIE y NIH. Finalmente, se observó que el ensayo de CIE podría ser utilizado por los productores para estimar el punto final de los procesos de concentración para que se corresponda con un valor antigénico deseado en la prueba de potencia NIH.

Modelação do comportamento dinâmico de sistemas barragem-fundação-albufeira: análise sísmica de uma barragem de abóbadas múltiplas

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC