Societal embedding in high-speed train technology development: dominant perspective from a case study

The present article is based on the report for the Doctoral Conference of the PhD programme in Technology Assessment, held at FCT-UNL Campus, Monte de Caparica, June 9th, 2011. The PhD thesis has the supervision of Prof. António Moniz (FCT-UNL and ITAS-KIT), and co-supervision of Prof. Manuel Seabra Pereira and Prof. Rosário Macário (both from IST-UTL).

Desenvolvimento e Controlo de um Veículo Autónomo Aéreo Quadrotor

A crescente necessidade de meios de inspecção e recolha de informação de infraestruturas e do meio ambiente natural, origina o recurso a meios tecnológicos cada vez mais evoluídos. Neste contexto, os robôs móveis autónomos aéreos surgem como uma ferramenta importante. Em particular, os veículos aéreos de asa móvel, pela sua manobrabilidade e controlo podem-se utilizar eficazmente em meios complexos como cenários interiores onde o ambiente é parcialmente controlado. A sua utilização em coordenação com outros veículos robóticos móveis e em particular com a crescente autonomia de decisão, permitem uma eficiência elevada, por exemplo, em tarefas de recolha automática de informação, vigilância, apoio a comunicações, etc. A inexistência de um veículo autónomo de asa móvel no cenário multi-robótico desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto, aliada às suas aplicações referidas, criou a necessidade do desenvolvimento de um veículo desta gama. Identificou-se, pois, o desenvolvimento de um veículo autónomo aéreo do tipo quadrotor com capacidade de vôo base estabilizado como o problema a resolver. Foi efectuado um levantamento de requisitos do sistema, a caracterização de um veículo autónomo aéreo Vertical Take-off and Landing - VTOL, e efectuado um trabalho de pesquisa a fim de possibilitar o conhecimento das técnicas e tecnologias envolvidas. Tendo em vista o objectivo de controlo e estabilização do veículo, foi efectuada a modelização do sistema que serviu não só para a melhor compreensão da sua dinâmica mas também para o desenvolvimento de um simulador que possibilitou a validação de estratégias de controlo e avaliação de comportamentos do veículo para diferentes cenários. A inexistência de controladores de motores brushless adequada (frequência de controlo), originou o desenvolvimento de um controlador dedicado para motores brushless, motores esses utilizados para a propulsão do veículo. Este controlador permite uma taxa de controlo a uma frequência de 20KHz, possui múltiplas interfaces de comunicação (CAN, RS232, Ethernet, SPI e JTAG), é de reduzido peso e dimensões e modular, visto ter sido implementado em dois módulos, i.e., permite a sua utilização com diferentes interfaces de potência. Projectou-se um veículo autónomo aéreo em termos físicos com a definição da sua arquitectura de hardware e software bem como o sistema de controlo de vôo. O sistema de estabilização de vôo compreende o processamento de informação fornecida por um sistema de navegação inercial, um sonar e o envio de referências de velocidade para cada um dos nós de controlo ligados a um barramento CAN instalado no veículo. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software. O UAV foi equipado com um sistema computacional dotando-o de capacidades para o desempenho de tarefas previamente analisadas. No presente trabalho, são também tiradas algumas conclusões sobre o desenvolvimento do sistema e sua implementação bem como perspectivada a sua evolução futura no contexto de missões coordenadas de múltiplos veículos robóticos.

GVSOS: A New Client for OGC SOS Interface Standard

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

Criação e atualização de aplicações para área de retalho por MDA

Nos últimos anos tem-se verificado a constante evolução dos mercados em plataformas na Internet como forma de melhoria não só dos serviços prestados, mas também para o aumento de vendas de produtos e respetiva internacionalização dos mesmos. Este aumento da procura por este tipo de softwares, assim como a constante evolução e atualização dos mesmos tem contribuído para que estas aplicações evoluam em termos de funcionalidades e complexidade. Isto contribui cada vez para a dificuldade de formar equipas capazes de manter e desenvolver estes sistemas sem que comprometa em grandes custos para as organizações. Neste sentido surgiram diversas ferramentas que permitem criar soluções pré desenvolvidas de aplicações na Internet denominadas de "E-commerce applications". Estas plataformas, apesar do utilizador não ter obrigatoriamente que deter conhecimentos de programação para proceder à sua instalação, são bastante restritas tanto aos serviços que podem ser usados, e na sua escalabilidade, visto que normalmente correm em servidores específicos e por vezes as configurações necessárias para instalação tornam-se bastante complexas de ser efetuadas. Pretende-se no âmbito desta dissertação de mestrado propor um modelo de uma arquitetura de um sistema baseado em mecanismos MDA para a área de retalho, particularmente em ambientes de e-commerce. Serão inicialmente sistematizados os principais tipos de ecommerce numa perspetiva de evolução histórica. Será igualmente enquadrado o MDA no desenvolvimento de um sistema de e-commerce. Neste sentido, serão equacionadas as diferenças entre o modelo típico de desenvolvimento de software e o desenvolvimento de software orientado pelas metodologias do MDA. No processo de especificação e desenvolvimento do modelo proposto será realizada uma análise de requisitos, assim como, a proposta do modelo da arquitetura de um sistema baseado em mecanismos MDA, tendo como orientação os requisitos e arquitetura definida na fase de análise. Finalmente no sentido de analisar o resultado esperado para um sistema orientado por metodologias definidas por MDA, serão realizado alguns testes no sistema desenvolvido de forma a analisar o seu desempenho e validar a sua adequabilidade no âmbito do processo de desenvolvimento de sistemas e-commerce

Desenvolvimento de software com integração contínua

A integração contínua é uma prática no desenvolvimento de software que já existe há algum tempo mas ainda não é muito conhecida nem usada. Esta prática no desenvolvimento de software surgiu com a programação extrema e tem evoluído ao longo dos últimos anos, adaptando-se às novas tecnologias. O estudo aqui apresentado pretende essencialmente mostrar a real importância e o valor acrescido que a integração contínua pode trazer a um projeto de desenvolvimento de software. O trabalho aqui exposto surge no âmbito de um projeto interno, realizado pelo autor na empresa Konkconsulting, cuja finalidade se prende com o conhecimento mais aprofundado da integração contínua e com o levantamento das necessidades e criação de soluções, de modo a conseguir a sua utilização nos produtos que irão ser desenvolvidos pela empresa. Nesta dissertação, é proposto um conjunto de ferramentas para responder às necessidades imediatas da empresa na implementação de integração contínua num dos seus projetos. Estas ferramentas devem ser de simples e de fácil utilização, de modo a ajudar os programadores durante os desenvolvimentos e responder às necessidades da utilização da integração contínua em um projeto a ser desenvolvido pela empresa, mas ao mesmo tempo, podendo ser facilmente incorporadas em futuros projetos.

Type-based protocol conformance and aliasing control in concurrent java programs

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Migração de aplicações móveis híbridas para Android nativo

Durante os últimos anos tem-se assistido a um crescimento exponencial da utilização dos dispositivos móveis. Atualmente, a presença destes dispositivos está tão consolidada na sociedade em que nos encontramos que é praticamente impossível estar num espaço público sem encontrar uma pessoa a utilizar um exemplar deste tipo de dispositivos, na forma de um Smartphone ou um Tablet. Nesse sentido, um grande número de organizações de desenvolvimento de software tem vindo a apostar na criação de aplicações para servir este mercado com enorme potencial. De forma a iniciar o desenvolvimento aplicacional nesta área, cabe às organizações escolherem a metodologia de desenvolvimento que mais se adapta às suas necessidades e ao contexto que desejam explorar. Por vezes, a abordagem adotada acaba por ser tornar inadaptada a longo prazo, podendo as aplicações começar a apresentar níveis de desempenho e problemas comportamentais indesejados, de acordo com as alterações realizadas e as necessidades evidenciadas no seu processo de evolução, sendo necessário explorar outras alternativas metodológicas. No contexto apresentado surge a temática da presente dissertação, que se propõe à criação de um plano de migração tecnológica genérico direcionado a um conjunto aplicações móveis em estudo, desenvolvidas através de uma metodologia híbrida, adaptada ao desenvolvimento de aplicações compatíveis com as diversas plataformas móveis. O plano devia então ser construído com o intuito de efetuar a migração das aplicações para uma metodologia nativa, adaptada ao desenvolvimento de aplicações móveis específicas a uma determinada plataforma móvel, que no presente caso seria sob a plataforma Android. No decorrer do trabalho realizado foram desenvolvidos mecanismos e componentes genéricos que permitiram implementar um módulo de migração responsável por construir um projeto nativo base de Android através de um projeto híbrido, construído segundo as suas tecnologias específicas. Finalizada a implementação, foram realizados testes comparativos entre a aplicação alvo de migração e o protótipo nativo conseguido e foi apresentada uma série de resultados que permitiram concluir a adequação da metodologia nativa para ultrapassar a problemática evidenciada. Além disso, foi também possível concluir que o sistema de migração genérico resultante do trabalho desta dissertação permite reduzir significativamente o tempo de desenvolvimento necessário em migrações de outras aplicações que se enquadrem na mesma problemática.

Guia de desenvolvimento de jogos para programadores independentes

Os vídeo jogos ou jogos de computador têm vindo a crescer na sua relação com o público ganhando terreno e credibilidade nos benefícios que os jogadores obtêm quando usam este tipo de software, indo esses benefícios para além do divertimento associado à palavra jogo no seu sentido etimológico. Nos últimos anos cada vez mais o mercado e algumas das mais reputadas instituições de ensino têm dedicado especial atenção a este tipo de software, englobando nesses estudos diversas áreas desde a engenharia à saúde, incluindo ainda, estudos de cariz psicológico e sociológico reveladores de que estas experiências de entretenimento, cada vez mais disponíveis a todos, têm influência na sua envolvente de integração e relação com outros fenómenos de cariz social. Apreciado o estado da arte esta tese tem como principal objetivo servir de guia de iniciação a individuais ou pequenas equipas da área de desenvolvimento de software no caminho para o desenvolvimento de jogos de vídeo independentes, apresentando uma análise cuidada capaz de apoiar as equipas desde o momento zero, estando o mesmo estruturado de forma a refletir o entendimento das bases teóricas em que o desenvolvimento deste tipo de software assenta, o estado da arte sobre plataformas, análise de mercado e indústria, metodologias de desenvolvimento e equipas, e ainda analisadas algumas das mais relevantes ferramentas de desenvolvimento e criação de conteúdos. Como prova de conceito e componente de caráter experimental, este trabalho compreende ainda o desenvolvimento de um jogo de vídeo guiado pelas orientações e lições apreendidas durante o processo de estudo de forma a ser representativo da aplicação dessa aprendizagem, e ainda capaz de detalhar passo a passo cada fase do processo, com o objetivo de apoiar a preparação de pessoas interessadas em iniciar a aventura de desenvolver os seus próprios jogos e quem sabe dar início aos seus próprios negócios e empresas. O jogo desenvolvido replica um recente êxito, o jogo 2048, que apesar da sua mecânica simples revela-se um excelente desafio do ponto de vista da sua implementação, bem como o processo criativo adjacente no transformar algo tão simples e experimentado numa experiência nova capaz de atrair antigos jogadores e interesse de novos. O desenvolvimento e publicação da aplicação experimental, e após análise dos dados recolhidos, mostram-se reveladores de que é de fato possível a programadores independentes entrar num mercado de alto potencial, e que adquiridas as bases de conhecimento expostas no documento estarão em condições mais favoráveis para ultrapassar algumas das mais comuns barreiras no atingir desse objetivo.

Range of motion measurements based on depth camera for clinical rehabilitation

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Standardization of project management processes

Software development is a discipline that is almost as old as the history of computers. With the advent of the Internet and all of its related technologies, software development has been on high demand. But, and especially in SME (small and medium enterprise), this was not accompanied with a comparable effort to develop a set of sustainable and standardized activities of project management, which lead to increasing inefficiencies and costs. Given the actual economic situation, it makes sense to engage in an effort to reduce said inefficiencies and rising costs. For that end, this work will analyze the current state of software development’s project management processes on a Portuguese SME, along with its problems and inefficiencies in an effort to create a standardized model to manage software development, with special attention given to critical success factors in an agile software development environment, while using the best practices in process modeling. This work also aims to create guidelines to correctly integrate these changes in the existing IS structure of a company.

Integrated data model and DSL modifications

Companies are increasingly more and more dependent on distributed web-based software systems to support their businesses. This increases the need to maintain and extend software systems with up-to-date new features. Thus, the development process to introduce new features usually needs to be swift and agile, and the supporting software evolution process needs to be safe, fast, and efficient. However, this is usually a difficult and challenging task for a developer due to the lack of support offered by programming environments, frameworks, and database management systems. Changes needed at the code level, database model, and the actual data contained in the database must be planned and developed together and executed in a synchronized way. Even under a careful development discipline, the impact of changing an application data model is hard to predict. The lifetime of an application comprises changes and updates designed and tested using data, which is usually far from the real, production, data. So, coding DDL and DML SQL scripts to update database schema and data, is the usual (and hard) approach taken by developers. Such manual approach is error prone and disconnected from the real data in production, because developers may not know the exact impact of their changes. This work aims to improve the maintenance process in the context of Agile Platform by Outsystems. Our goal is to design and implement new data-model evolution features that ensure a safe support for change and a sound migration process. Our solution includes impact analysis mechanisms targeting the data model and the data itself. This provides, to developers, a safe, simple, and guided evolution process.

Fostering e-participation sustainability through a BPM-driven semantic model

According to a recent Eurobarometer survey (2014), 68% of Europeans tend not to trust national governments. As the increasing alienation of citizens from politics endangers democracy and welfare, governments, practitioners and researchers look for innovative means to engage citizens in policy matters. One of the measures intended to overcome the so-called democratic deficit is the promotion of civic participation. Digital media proliferation offers a set of novel characteristics related to interactivity, ubiquitous connectivity, social networking and inclusiveness that enable new forms of societal-wide collaboration with a potential impact on leveraging participative democracy. Following this trend, e-Participation is an emerging research area that consists in the use of Information and Communication Technologies to mediate and transform the relations among citizens and governments towards increasing citizens’ participation in public decision-making. However, despite the widespread efforts to implement e-Participation through research programs, new technologies and projects, exhaustive studies on the achieved outcomes reveal that it has not yet been successfully incorporated in institutional politics. Given the problems underlying e-Participation implementation, the present research suggested that, rather than project-oriented efforts, the cornerstone for successfully implementing e-Participation in public institutions as a sustainable added-value activity is a systematic organisational planning, embodying the principles of open-governance and open-engagement. It further suggested that BPM, as a management discipline, can act as a catalyst to enable the desired transformations towards value creation throughout the policy-making cycle, including political, organisational and, ultimately, citizen value. Following these findings, the primary objective of this research was to provide an instrumental model to foster e-Participation sustainability across Government and Public Administration towards a participatory, inclusive, collaborative and deliberative democracy. The developed artefact, consisting in an e-Participation Organisational Semantic Model (ePOSM) underpinned by a BPM-steered approach, introduces this vision. This approach to e-Participation was modelled through a semi-formal lightweight ontology stack structured in four sub-ontologies, namely e-Participation Strategy, Organisational Units, Functions and Roles. The ePOSM facilitates e-Participation sustainability by: (1) Promoting a common and cross-functional understanding of the concepts underlying e-Participation implementation and of their articulation that bridges the gap between technical and non-technical users; (2) Providing an organisational model which allows a centralised and consistent roll-out of strategy-driven e-Participation initiatives, supported by operational units dedicated to the execution of transformation projects and participatory processes; (3) Providing a standardised organisational structure, goals, functions and roles related to e-Participation processes that enhances process-level interoperability among government agencies; (4) Providing a representation usable in software development for business processes’ automation, which allows advanced querying using a reasoner or inference engine to retrieve concrete and specific information about the e-Participation processes in place. An evaluation of the achieved outcomes, as well a comparative analysis with existent models, suggested that this innovative approach tackling the organisational planning dimension can constitute a stepping stone to harness e-Participation value.

Development of an integral viscoelastic flow solver in OpenFOAM®

The usual high cost of commercial codes, and some technical limitations, clearly limits the employment of numerical modelling tools in both industry and academia. Consequently, the number of companies that use numerical code is limited and there a lot of effort put on the development and maintenance of in-house academic based codes. Having in mind the potential of using numerical modelling tools as a design aid, of both products and processes, different research teams have been contributing to the development of open source codes/libraries. In this framework, any individual can take advantage of the available code capabilities and/or implement additional features based on his specific needs. These type of codes are usually developed by large communities, which provide improvements and new features in their specific fields of research, thus increasing significantly the code development process. Among others, OpenFOAM® multi-physics computational library, developed by a very large and dynamic community, nowadays comprises several features usually only available in their commercial counterparts; e.g. dynamic meshes, large diversity of complex physical models, parallelization, multiphase models, to name just a few. This computational library is developed in C++ and makes use of most of all language capabilities to facilitate the implementation of new functionalities. Concerning the field of computational rheology, OpenFOAM® solvers were recently developed to deal with the most relevant differential viscoelastic rheological models, and stabilization techniques are currently being verified. This work describes the implementation of a new solver in OpenFOAM® library, able to cope with integral viscoelastic models based on the deformation field method. The implemented solver is verified through the comparison of the predicted results with analytical solutions, results published in the literature and by using the Method of Manufactured Solutions.

Impact performance prediction of injection-molded talc-filled polypropylene through thermomechanical environment assessment

Due to the fact that different injection molding conditions tailor the mechanical response of the thermoplastic material, such effect must be considered earlier in the product development process. The existing approaches implemented in different commercial software solutions are very limited in their capabilities to estimate the influence of processing conditions on the mechanical properties. Thus, the accuracy of predictive simulations could be improved. In this study, we demonstrate how to establish straightforward processing-impact property relationships of talc-filled injection-molded polypropylene disc-shaped parts by assessing the thermomechanical environment (TME). To investigate the relationship between impact properties and the key operative variables (flow rate, melt and mold temperature, and holding pressure), the design of experiments approach was applied to systematically vary the TME of molded samples. The TME is characterized on computer flow simulation outputsanddefined bytwo thermomechanical indices (TMI): the cooling index (CI; associated to the core features) and the thermo-stress index (TSI; related to the skin features). The TMI methodology coupled to an integrated simulation program has been developed as a tool to predict the impact response. The dynamic impact properties (peak force, peak energy, and puncture energy) were evaluated using instrumented falling weight impact tests and were all found to be similarly affected by the imposed TME. The most important molding parameters affecting the impact properties were found to be the processing temperatures (melt andmold). CI revealed greater importance for the impact response than TSI. The developed integrative tool provided truthful predictions for the envisaged impact properties.

Análise de complexidade de programas em ferramentas de apoio à decisão

Dissertação de mestrado em Engenharia de Sistemas