Matematutor: aplicação educativa de 4º ano de matemática

O ensino de Matemática há muito que se tem revelado uma problemática a todos os níveis de ensino em Portugal. As dificuldades sentidas pelos discentes e docentes se refletem em resultados fracos nas notas tanto da avaliação contínua como na avaliação pontual realizada por exames nacionais. Sendo esta uma área do conhecimento base amplamente necessária tanto para atividades do quotidiano, como para conhecimento basilar de tantas outras áreas profissionais, consideramos uma boa aposta colocar as tecnologias existentes ao serviço de uma melhor aprendizagem das noções básicas de matemática, desenvolvendo uma ferramenta rica e interativa. A aplicação desenvolvida propõe-se a ser rica…nas atividades apresentadas,à pois cada vez que são executadas são-no sempre de uma forma aleatória, nunca sendo iguais às anteriores. …na informação devolvida ao utilizador, pois cada resolução introduzida é sempre avaliada, permitindo reintrodução de nova resolução. A ferramenta tem pois um caráter de aprendizagem subjacente, não só de avaliação. Assim sendo, neste documento se apresenta a contextualização do trabalho desenvolvido.

Organizations redesign and building of information systems

Develop software is still a risky business. After 60 years of experience, this community is still not able to consistently build Information Systems (IS) for organizations with predictable quality, within previously agreed budget and time constraints. Although software is changeable we are still unable to cope with the amount and complexity of change that organizations demand for their IS. To improve results, developers followed two alternatives: Frameworks that increase productivity but constrain the flexibility of possible solutions; Agile ways of developing software that keep flexibility with less upfront commitments. With strict frameworks, specific hacks have to be put in place to get around the framework construction options. In time this leads to inconsistent architectures that are harder to maintain due to incomplete documentation and human resources turnover. The main goals of this work is to create a new way to develop flexible IS for organizations, using web technologies, in a faster, better and cheaper way that is more suited to handle organizational change. To do so we propose an adaptive object model that uses a new ontology for data and action with strict normalizing rules. These rules should bound the effects of changes that can be better tested and therefore corrected. Interfaces are built with templates of resources that can be reused and extended in a flexible way. The “state of the world” for each IS is determined by all production and coordination acts that agents performed over time, even those performed by external systems. When bugs are found during maintenance, their past cascading effects can be checked through simulation, re-running the log of transaction acts over time and checking results with previous records. This work implements a prototype with part of the proposed system in order to have a preliminary assessment its feasibility and limitations.

Aderência de varões GFRP no betão

A utilização de varões de fibra de vidro (GFRP) em alternativa ao aço em estruturas de betão armado representa uma mais-valia no que respeita a ambientes agressivos, nomeadamente ambientes altamente corrosivos. No entanto a elevada flexibilidade e o comportamento elástico até à rotura levam a comportamentos distintos no que se refere ao seu dimensionamento. A sua aceitação no universo da construção está dependente de uma melhor compreensão do comportamento estrutural deste material. Desta forma a aderência constitui um dos aspetos mais básicos do comportamento estrutural, visto que representa a qualidade da transmissão de tensões das armaduras para o betão. Este parâmetro representa um fator determinante para o cálculo do comprimento de amarração nos códigos de dimensionamento. De acordo com o exposto, esta dissertação tem como objetivo o estudo do comportamento da aderência entre o betão e os varões GFRP. O programa experimental é constituído por dois tipos de ensaio, 18 ensaios de arrancamento com longo comprimento de ancoragem e 18 ensaios com curto comprimento de ancoragem, com intuito de avaliar a influência do diâmetro, do comprimento embebido e do material do varão no comportamento da aderência. Observou-se que as tensões desenvolvidas pelos varões GFRP, num ensaio de tração pura, diminuem consoante o diâmetro do varão aumenta. As tensões de aderência média diminuem com o aumento do comprimento embebido de varão. Os comprimentos de ancoragem ótimos dos varões GFRP aumentam consoante o aumento do diâmetro do varão, no entanto este valor representa cerca de 27 diâmetros do varão em causa. A nível local, verificou-se que as tensões de aderência aumentam conforme o aumento do diâmetro e que as tensões de aderência observadas nos varões GFRP são inferiores aquelas registadas nos varões de aço. Os resultados demonstraram que o confinamento dos provetes é um fator determinante no desenvolvimento de elevadas tensões, principalmente nos varões GFRP de maiores diâmetros, este fator deverá ser tido em conta em trabalhos experimentais futuros.

Cell-responsive nanogels for anticancer drug delivery

One of the main goals in Nanomedicine is to create innovative drug delivery systems (DDS) capable of delivering drugs into a specific location with high efficiency. In the development of DDS, some essential properties are desired, such as biocompatibility and biodegradability. Furthermore, an ideal DDS should be able to deliver a drug in a controlled manner and minimize its side effects. These two objectives are still a challenge for researchers all around the world. Nanogels are an excellent vehicle to use in drug delivery and several other applications due to their biocompatibility. They are polymer-based networks, chemically or physically crosslinked, with at least 80-90% water in their composition. Their properties can be tuned, like the nanogel size, multifunctionality and degradability. Nanogels are capable of carrying in their interior bioactive molecules and deliver them into cells. The main objective of this project was to produce nanogels for the delivery of anticancer drugs with the ability of responding to existent stimuli inside cells (cellresponsiveness nanogels) and/or of controlled drug delivery. The nanogels were mainly based on alginate (AG), a natural biopolymer, and prepared using emulsion approaches. After their synthesis, they were used to encapsulate doxorubicin (Dox) which was chosen as a model drug. In the first part of the experimental work, disulfide-linked AG nanogels were prepared and, as expected, were redox-sensitive to a reducing environment like the intracellular medium. In the second part, AG nanogels crosslinked with both calcium ions and cationic poly(amidoamine) dendrimers were developed with improved sustained drug delivery. The prepared nanogels were characterized in terms of size, chemical composition, morphology, and drug delivery behavior (under redox/pH stimuli). The in vitro cytotoxicity of the nanogels was also tested against CAL-72 cells (an osteosarcoma cell line).

Construção com painéis sanduíche de silicato de cálcio, cimento e EPS

A carência de materiais que permitam elementos estruturais leves, de elevada rigidez e resistência na indústria da construção, contribuiu para o desenvolvimento e posterior utilização de materiais compósitos, nos quais incluem-se os painéis sanduíche. Estes são aperfeiçoados e fabricados com o objetivo de obter elevada relação resistência/peso próprio, rigidez/peso próprio e outras vantagens a nível construtivo como a montagem rápida, a redução de custos e boas propriedades de isolamento. Nesta dissertação são apresentados os painéis sanduíche de silicato de cálcio, cimento e EPS, com o intuito de informar os interessados, em métodos construtivos alternativos, sobre uma solução viável, vantajosa a vários níveis e que pode ser adaptada e igualmente adequada às suas necessidades construtivas. Inicia-se com um resumo do desenvolvimento histórico até à necessidade de evolução e utilização de materiais semelhantes, seguindo-se de uma descrição mais detalhada do painel sanduíche e os seus requisitos. A nível de fabrico, sugere-se uma possível disposição de maquinaria em fábrica e pormenoriza-se o processo de fabrico até atingir o produto final. Segue-se o trajeto do painel até ao seu propósito final em obra, onde se descreve o seu processo construtivo. Explicam-se as vantagens e desvantagens dos Painéis acompanhados de vários exemplos de aplicações com sucesso. Para divulgar a qualidade e facilitar a comercialização deste produto, descreve-se detalhadamente o processo moroso da obtenção da marca que atesta a conformidade de um produto a nível europeu e mundial, a marcação CE, e a nível nacional, uma proposta de especificação técnica como comprovativo de qualidade. É ainda realizado um estudo teórico do desempenho esperado dos painéis sanduíche de silicato de cálcio, cimento e EPS, a nível acústico, térmico, a sua resistência à água e fogo, durabilidade a longo prazo e resistência dos Painéis. Por fim, demonstram-se vários pormenores construtivos que eventualmente serão utilizados em obra.

Análise de sobrevivência com o R

O principal objectivo desta dissertação é dar a conhecer as potencialidades da linguagem R pois ainda existem algumas reservas quanto à sua utilização. E nada melhor que a análise de sobrevivência, por ser um tema da estatística com grande impacto no mundo das doenças e novas curas, para mostrar como este programa apresenta grandes vantagens. Esta dissertação é então composta por quatro capítulos. No primeiro capítulo introduzimos alguns conceitos fundamentais da análise de sobrevivência, os quais servirão de suporte para o terceiro capítulo. Assim sendo, apresentamos um pouco da sua história, conceitos básicos, conceitos novos numa perspectiva de regressão diferente da que estamos habituados, tendo como objectivo a construção de modelos de regressão tendo sempre em conta métodos para averiguar se o modelo é o mais adequado ou não. No segundo capítulo apresentamos o R, o package R Commander (que já tem um interface mais amigável), o package survival (talvez o mais importante na análise de sobrevivência clássica), bem como outros packages que poderão ser úteis para quem quiser aprofundar o seu uso nesta área. O terceiro capítulo é o que aplica os conhecimentos dos dois anteriores e no qual pretendemos dar a conhecer algumas das muitas possibilidades de utilização deste software nesta área da Estatística. Este é dividido em três, ou seja, está dividido consoante as etapas que vamos precisando para trabalhar a nossa base de dados, começando pela análise descritiva, para conhecermos os dados que temos, depois a função de sobrevivência, por ser um conceito importante e por m, a construção de modelos de regressão, não paramétricos e paramétricos. Por último, apresentamos as nossas conclusões deste trabalho.

BlueFriends: measuring, analyzing and preventing social exclusion between elementary school students

Social exclusion is a relatively recent term, whose creation is attributed to René Lenoir(Lenoir, 1974). Its concept covers a remarkably wide range of social and economic problems, and can be triggered for various reasons: mentally and physically handicapped, abused children, delinquents, multi-problem households, asocial people, and other social “misfits” (Silver, 1995, pp. 63; Foucault, 1992). With an increasingly multi-cultural population, cultural and social inequalities rapidly ascend, bringing with them the need for educational restructuring. We are living in an evermore diverse world, and children need to be educated to be receptive to the different types of people around them, especially considering social and cultural aspects. It is with these goals that inclusive education has seen an increased trend in today’s academic environment, reminding us that even though children may be taught under the same roof, discriminatory practices might still happen. There are, however, a number of developed tools to assess the various dimensions of social networks. These are mostly based on questionnaires and interviews, which tend to be fastidious and don’t allow for longitudinal, large scale measurement. This thesis introduces BlueFriends, a Bluetooth-based measurement tool for social inclusion/exclusion on elementary school classes. The main goals behind the development of this tool were a) understanding how exclusion manifests in students’ behaviors, and b) motivating pro-social behaviors on children through the use of a persuasive technology. BlueFriends is a distributed application, comprised by an application running on several smartphones, a web-hosted database and a computer providing a visual representation of the data collected on a TV screen, attempting to influence children behaviors. The application makes use of the Bluetooth device present on each phone to continuously sample the RSSI (Received Signal Strength Indication) from other phones, storing the data locally on each phone. All of the stored data is collected, processed and then inserted into the database at the end of each day. At the beginning of each recess, children are reminded of how their behaviors affect others with the help of a visual display, which consists of interactions between dogs. This display illustrates every child’s best friends, as well as which colleagues they don’t interact with as much. Several tips encouraging social interaction and inclusiveness are displayed, inspiring children to change their behaviors towards the colleagues they spend less time with. This thesis documents the process of designing, deploying and analyzing the results of two field studies. On the first study, we assess how the current developed tools are inferior to our measuring tool by deploying a measurement only study, aimed at perceiving how much information can be obtained by the BlueFriends application and attempting to understand how exclusion manifests itself in the school environment. On the second study, we pile on the previous to try and motivate pro-social behaviors on students, with the use of visual cues and recommendations. Ultimately, we confirm that our measurement tool’s results were satisfying towards measuring and changing children’s behaviors, and conclude with our thoughts on possible future work, suggesting a number of possible extensions and improvements.

Avaliação numérica do comportamento sísmico de estruturas de betão armado

Os danos provocados por sismos encontram-se diretamente relacionados com os movimentos do solo que este possa provocar, com a vulnerabilidade da estrutura geológica e com a capacidade das construções para resistirem a tais ações. A preocupação na salvaguarda da vida humana e no mitigar dos danos provocados por eventos sísmicos conduziu a um grande avanço e aperfeiçoamento na compreensão do fenómeno, nas suas consequências e nas técnicas de conceção e de dimensionamento sismo-resistentes. À medida que as exigências técnicas evoluem, procura-se desenvolver métodos de análise que descrevam melhor o comportamento real das estruturas. Embora atualmente as análises dinâmicas tridimensionais lineares com base em análises modais e em coeficientes de comportamento sejam muito utilizadas, devido essencialmente à sua simplicidade e rapidez de execução, tem-se verificado uma crescente aderência a novas metodologias que têm diretamente em conta o comportamento não linear das estruturas quando sujeitas a ações sísmicas. Esta tese tem como principal objetivo estudar diferentes técnicas de simulação numérica do comportamento sísmico de estruturas de betão armado. São descritas as principais características das metodologias de simulação numérica mais utilizadas tanto em gabinete de projeto como em estudos de investigação. É dada especial atenção às análises dinâmicas não lineares, uma vez que esta técnica foi utilizada para simular o comportamento de uma estrutura de betão armado de um piso, que foi ensaiada no âmbito da 15ª Conferência Mundial em Engenharia Sísmica. Para avaliar a capacidade de simulação desta técnica, os resultados numéricos são diretamente comparados com os resultados experimentais, sendo possível verificar uma boa concordâncias entre ambos.

Caracterização de revestimentos de edifícios antigos

Como é de conhecimento geral as argamassas de revestimento antigas diferem das argamassas atuais, tanto na sua produção, como nos seus constituintes e até na sua resistência e durabilidade. O presente trabalho surge com o principal intuito de dissertar sobre a caraterização de algumas argamassas de revestimento e de enchimento antigas na Região Autónoma da Madeira. Desta forma foram realizados vários ensaios como a difração de raios X, a análise termogravimétrica, a determinação da percentagem do resíduo insolúvel com ataque àcido e a análise granulométrica, podendo assim ficar-se com uma ideia dos seus minerais, a quantidade de carbonato de cálcio utilizada, a quantidade de material insolúvel no ácido clorídrico e a granulometria (tamanho/dimensões) das areias. A escolha das amostras baseou-se nos critérios de maior longevidade dos edifícios, a não reabilitação destes e a possibilidade da realização do estudo dessas habitações (i.e. acessibilidade física e legal). Quanto aos ensaios efetuados, a opção de os ter utilizado prende-se com as técnicas disponíveis no Laboratório Regional de Engenharia Civil (LREC).

Metodologia BIM: uma nova abordagem, uma nova esperança

A metodologia BIM (Building Information Modeling), tem vindo a ganhar grande importância na indústria da AEC (Arquitetura, Engenharia e Construção). Este conceito introduz alterações muito significativas na forma como atualmente se aborda a conceção, construção e manutenção de edifícios. Apesar da emergente utilização, não existem neste momento normas de boas práticas para a sua implementação em Portugal. O BIM tem como princípios a integração das fases do processo construtivo, a integração e trabalho colaborativo de todas as especialidades envolvidas na fase de projeto, sendo apoiada por aplicações de visualização tridimensional. O grande potencial do conceito BIM está também na normalização da informação, sendo suportada entre outros aspetos na normalização da forma como se devem modelar os objetos. Assente nesta base são várias as potencialidades que daqui decorrem. No âmbito desta dissertação pretende-se abordar e aplicar a metodologia BIM ao projeto de estruturas e de especialidades que foi previamente elaborado segundo a metodologia tradicional (CAD 2D). Pretende-se, clarificar a metodologia BIM e avaliar algumas das ferramentas computacionais disponíveis no mercado. O caso de estudo da presente dissertação, permitiu identificar algumas dificuldades e falhas existentes nos projetos a 2D, o que não acontece no caso da metodologia BIM.

Rapid prototyping of ubiquitous computing environments

Ubiquitous computing raises new usability challenges that cut across design and development. We are particularly interested in environments enhanced with sensors, public displays and personal devices. How can prototypes be used to explore the users' mobility and interaction, both explicitly and implicitly, to access services within these environments? Because of the potential cost of development and design failure, these systems must be explored using early assessment techniques and versions of the systems that could disrupt if deployed in the target environment. These techniques are required to evaluate alternative solutions before making the decision to deploy the system on location. This is crucial for a successful development, that anticipates potential user problems, and reduces the cost of redesign. This thesis reports on the development of a framework for the rapid prototyping and analysis of ubiquitous computing environments that facilitates the evaluation of design alternatives. It describes APEX, a framework that brings together an existing 3D Application Server with a modelling tool. APEX-based prototypes enable users to navigate a virtual world simulation of the envisaged ubiquitous environment. By this means users can experience many of the features of the proposed design. Prototypes and their simulations are generated in the framework to help the developer understand how the user might experience the system. These are supported through three different layers: a simulation layer (using a 3D Application Server); a modelling layer (using a modelling tool) and a physical layer (using external devices and real users). APEX allows the developer to move between these layers to evaluate different features. It supports exploration of user experience through observation of how users might behave with the system as well as enabling exhaustive analysis based on models. The models support checking of properties based on patterns. These patterns are based on ones that have been used successfully in interactive system analysis in other contexts. They help the analyst to generate and verify relevant properties. Where these properties fail then scenarios suggested by the failure provide an important aid to redesign.

Sincronização de múltiplas câmaras e controlo de iluminação sobre uma plataforma FPGA

O objetivo deste projeto foi o de realizar a sincronização de pelo menos quatro câmaras individuais, ajustando dinamicamente o frame rate de operação de cada câmara, tendo por base a família de sensores de imagem CMOS NanEye da empresa Awaiba, numa plataforma FPGA com interface USB3. Durante o projeto analisou-se, com a assistência de um supervisor da Awaiba, o sistema core de captura de imagem existente, baseado em VHDL. Foi estudado e compreendido o princípio do ajuste dinâmico do frame rate das câmaras. Tendo sido então desenvolvido o módulo de controlo da câmara, em VHDL, e um algoritmo de ajuste dinâmico do frame rate, sendo este implementado junto com a plataforma de processamento e interface da FPGA. Foi criado um módulo para efetuar a monitorização da frequência de operação de cada câmara, medindo o período de cada linha numa frame, tendo por base um sinal de relógio de valor conhecido. A frequência é ajustada variando o nível de tensão aplicado ao sensor com base no erro entre o período da linha medido e o período pretendido. Para garantir o funcionamento conjunto de múltiplas câmaras em modo síncrono foi implementada uma interface Master-Slave entre estas. Paralelamente ao módulo anteriormente descrito, implementou-se um sistema de controlo automático de iluminação com base na análise de regiões de interesse em cada frame captada por uma câmara NanEye. A intensidade de corrente aplicada às fontes de iluminação acopladas à câmara é controlada dinamicamente com base no nível de saturação dos pixéis analisados em cada frame. Foram desenvolvidas e implementadas variantes do algoritmo de controlo e o seu desempenho foi avaliado em laboratório. Os resultados obtidos na prática evidenciam que a solução implementada cumpre os requisitos de controlo e ajuste da frequência de operação de múltiplas câmaras. Mostrou ser um método de controlo capaz de manter um erro de sincronização médio de 3,77 μs mesmo na presença de variações de temperatura de aproximadamente 50 °C. Foi também demonstrado que o sistema de controlo de iluminação é capaz de proporcionar uma experiência de visualização adequada, alcançando erros menores que 3% e uma velocidade de ajuste máxima inferior a 1 s.

Hospital hero: a game for reducing stress and anxiety of children while waiting in emergency room

This report tells a story which started as an idea that came to us to fight the battle-cry feeling commonly known as stress and anxiety. Before creating the solution of the idea, we first need to understand the feelings underneath and its effects on our well-being. Throughout the course of our lives, we experience states of weakness and fear. These feelings can arise, for instance, while we are in an emergency room. Needless to say, how much it would have imaginable effects on children, who are unfamiliar to such environments. We ran through a serious of scenarios to find the most suitable solution, among them the study of interaction with positive expressions by Dr. Baldwin, proved to be a valued resource. It was reduced due to its length and to be suitable to our public audience. The game was then created in order to reduce or even eliminate the stress and anxiety of children. Since the game was initially released, some modifications had been made but the original idea - interaction with positive expressions – remained. When the time came, we asked children to play one of the two versions of the game while waiting in the emergency room. This not only created a diversion for them but also a learning experience as it displayed some hospital equipment. The difference between the two versions is that one provides expressions, while the other does not. After all our hard work, we felt rewarded because the project proved its worth and we would see that in the expressions on children’s faces while they played. Most importantly, their anxiety level numbers were significantly reduced during that short period of time.

WalkNRide: contextualising feedback in physical activity trackers

Increasing levels of sedentarism and obesity, along with advances in sensor technologies have instigated a market for wearable activity trackers, electronic devices that sense users’ physical activity levels with the goals of self-monitoring and behaviour change. Nowadays, activity trackers are one of the most desirable technologies, making up for a market of over $230 million in 2013. However, despite the spike of users’ interest, activity trackers have been shown to lose their appeal over time, with a recent survey suggesting that one out of three users discard the tracker in the course of the first six months of use. The question we pose is: how can we design activity tracker so that users’ interests is sustained over the long term? Our design approach focuses on contextualising physical activity. We do this through sensing users’ locations and activities (such as being still, walking or commuting through a car, bus or other means) and thus providing innovative ways of presenting feedback on users. This thesis presents the design and evaluation of WalkNRide, a physical activity tracker for Google Android. Through a longitudinal field study of WalkNRide, we attempt to inquire into the factors that drive the adoption (or non-adoption) of the tool as well as the ways in which the use of the tool contributes towards habit formation.

XpressTrades: aplicação Android para troca de itens

As pessoas que gostam de comprar videojogos e livros, ao final de algum tempo, verificam que têm muitos destes itens armazenados e que já não os utilizam. Se estas pessoas não tiverem o intuito de criar uma coleção desses itens, irão, provavelmente se desfazer deles, por exemplo deitando-os fora. Neste contexto, apresenta-se uma aplicação para dispositivos móveis que possuam o sistema operativo Android, designada de XpressTrades. Esta aplicação visa resolver o problema descrito acima, tornando as trocas de jogos e de livros mais fácil, ajudando os seus utilizadores a reutilizarem os seus itens e a os utilizarem como moeda de troca. Juntamente com esta aplicação foi desenvolvida uma Web API, utilizando a framework ASP.NET, a qual é utilizada pela aplicação para esta poder funcionar. Embora este projeto de mestrado se tenha focado no desenvolvimento de uma aplicação especificamente para a troca de jogos e de livros, a aplicação foi desenhada e desenvolvida de forma modular e está preparada para ser estendida à troca de qualquer tipo de itens. A aplicação XpressTrades reúne diversas particularidades que tornarão as trocas de itens mais rápidas e eficientes. Algumas delas são: a apresentação da lista de proprietários ordenados por distância em relação ao utilizador e a apresentação de uma lista de itens recomendados com base no histórico de visualizações de itens realizadas pelo utilizador, ou seja, com base nos seus interesses. Relativamente à metodologia utilizada no desenvolvimento deste projeto, dado que a ideia surgiu do autor deste trabalho, recorreu-se primeiramente a inquéritos para se averiguar se as pessoas realmente revelavam interesse neste projeto e investigou-se também a existência de aplicações semelhantes. Seguidamente, utilizou-se a técnica de brainstorming para gerar as ideias e criou-se protótipos de baixa fidelidade para testar a interface de utilizador. Na fase de implementação, seguiu-se o seguinte ciclo para cada funcionalidade: prototipagem, testes com os utilizadores e correções dos erros detetados nos testes.