Genetic variability evaluation in a Moroccan collection of barley, Hordeum vulgare L., by means of storage proteins and RAPDS

The genetic variation existing in a set of barley (Hordeum vulgare L.) landrace samples recently collected in Morocco was estimated. Two kinds of genetic markers, seed storage proteins (hordeins) and random amplified polymorphic DNA (RAPD), were used. Only six out of 31 landraces were subjected to RAPD analysis. Both kinds of markers, RAPD and storage proteins, yielded similar results, showing that the level of variation observed in Moroccan barley was high: all landraces showed variability; 808 different storage protein patterns (multilocus associations) were observed among 1897 individuals (2.32 seeds per association, on average) with an average of 43 multilocus associations per accession. In general, genetic variation within accessions was higher than between accessions. The 100 polymorphic RAPD bands generated by 21 effective primers were able to generate enough patterns to differentiate between uniform cultivars and even between individuals in variable accessions. One of the aims of this work was to compare the effectiveness of RAPD versus storage protein techniques in assessing the variability of genetic resource collections. On average hordeins were more polymorphic than RAPDs: they showed more alternatives per band on gels and a higher percentage of polymorphic bands, although RAPDs supply a higher number of bands. Although RAPD is an easy and standard technique, storage protein analysis is technically easier, cheaper and needs less sophisticated equipment. Thus, when resources are a limiting factor and considering the cost of consumables and work time, seed storage proteins must be the technique of choice for a first estimation of genetic variation in plant genetic resource collections.

The formal specification of abstract data types and their implementation in Fortran 90: Implementation issues concerning the use of pointers

In this paper we continue our investigation into the development of computational-science software based on the identification and formal specification of Abstract Data Types (ADTs) and their implementation in Fortran 90. In particular, we consider the consequences of using pointers when implementing a formally specified ADT in Fortran 90. Our aim is to highlight the resulting conflict between the goal of information hiding, which is central to the ADT methodology, and the space efficiency of the implementation. We show that the issue of storage recovery cannot be avoided by the ADT user, and present a range of implementations of a simple ADT to illustrate various approaches towards satisfactory storage management. Finally, we propose a set of guidelines for implementing ADTs using pointers in Fortran 90. These guidelines offer a way gracefully to provide disposal operations in Fortran 90. Such an approach is desirable since Fortran 90 does not provide automatic garbage collection which is offered by many object-oriented languages including Eiffel, Java, Smalltalk, and Simula.

Structure and thermal properties of salicylate-based-protic ionic liquids as new heat storage media. COSMO-RS structure characterization and modeling of heat capacities

During this research, we present a study on the thermal properties, such as the melting, cold crystallization, and glass transition temperatures as well as heat capacities from 293.15 K to 323.15 K of nine in-house synthesized protic ionic liquids based on the 3-(alkoxymethyl)-1H-imidazol-3-ium salicylate ([H-Im-C₁OC_n][Sal]) with n = 3–11. The 3D structures, surface charge distributions and COSMO volumes of all investigated ions are obtained by combining DFT calculations and the COSMO-RS methodology. The heat capacity data sets as a function of temperature of the 3-(alkoxymethyl)-1H-imidazol-3-ium salicylate are then predicted using the methodology originally proposed in the case of ionic liquids by Ge et al. 3-(Alkoxymethyl)-1H-imidazol-3-ium salicylate based ionic liquids present specific heat capacities higher in many cases than other ionic liquids that make them suitable as heat storage media and in heat transfer processes. It was found experimentally that the heat capacity increases linearly with increasing alkyl chain length of the alkoxymethyl group of 3-(alkoxymethyl)-1H-imidazol-3-ium salicylate as was expected and predicted using the Ge et al. method with an overall relative absolute deviation close to 3.2% for temperatures up to 323.15 K.

Statistical data correction for unreliable memories

In this paper, we introduce a statistical data-correction framework that aims at improving the DSP system performance in presence of unreliable memories. The proposed signal processing framework implements best-effort error mitigation for signals that are corrupted by defects in unreliable storage arrays using a statistical correction function extracted from the signal statistics, a data-corruption model, and an application-specific cost function. An application example to communication systems demonstrates the efficacy of the proposed approach.

Facilitating a culture of responsible and effective sharing of cancer genome data

Rapid and affordable tumor molecular profiling has led to an explosion of clinical and genomic data poised to enhance the diagnosis, prognostication and treatment of cancer. A critical point has now been reached at which the analysis and storage of annotated clinical and genomic information in unconnected silos will stall the advancement of precision cancer care. Information systems must be harmonized to overcome the multiple technical and logistical barriers to data sharing. Against this backdrop, the Global Alliance for Genomic Health (GA4GH) was established in 2013 to create a common framework that enables responsible, voluntary and secure sharing of clinical and genomic data. This Perspective from the GA4GH Clinical Working Group Cancer Task Team highlights the data-aggregation challenges faced by the field, suggests potential collaborative solutions and describes how GA4GH can catalyze a harmonized data-sharing culture.

Hydrodynamic and sediment fluxes through the inlets of the Ria Formosa

Tese de dout., Ciências do Mar, da Terra e do Ambiente (Ciências do Mar-Oceanografia Física), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Arithmetic bit recycling data compression

La compression des données est la technique informatique qui vise à réduire la taille de l’information pour minimiser l’espace de stockage nécessaire et accélérer la transmission des données dans les réseaux à bande passante limitée. Plusieurs techniques de compression telles que LZ77 et ses variantes souffrent d’un problème que nous appelons la redondance causée par la multiplicité d’encodages. La multiplicité d’encodages (ME) signifie que les données sources peuvent être encodées de différentes manières. Dans son cas le plus simple, ME se produit lorsqu’une technique de compression a la possibilité, au cours du processus d’encodage, de coder un symbole de différentes manières. La technique de compression par recyclage de bits a été introduite par D. Dubé et V. Beaudoin pour minimiser la redondance causée par ME. Des variantes de recyclage de bits ont été appliquées à LZ77 et les résultats expérimentaux obtenus conduisent à une meilleure compression (une réduction d’environ 9% de la taille des fichiers qui ont été compressés par Gzip en exploitant ME). Dubé et Beaudoin ont souligné que leur technique pourrait ne pas minimiser parfaitement la redondance causée par ME, car elle est construite sur la base du codage de Huffman qui n’a pas la capacité de traiter des mots de code (codewords) de longueurs fractionnaires, c’est-à-dire qu’elle permet de générer des mots de code de longueurs intégrales. En outre, le recyclage de bits s’appuie sur le codage de Huffman (HuBR) qui impose des contraintes supplémentaires pour éviter certaines situations qui diminuent sa performance. Contrairement aux codes de Huffman, le codage arithmétique (AC) peut manipuler des mots de code de longueurs fractionnaires. De plus, durant ces dernières décennies, les codes arithmétiques ont attiré plusieurs chercheurs vu qu’ils sont plus puissants et plus souples que les codes de Huffman. Par conséquent, ce travail vise à adapter le recyclage des bits pour les codes arithmétiques afin d’améliorer l’efficacité du codage et sa flexibilité. Nous avons abordé ce problème à travers nos quatre contributions (publiées). Ces contributions sont présentées dans cette thèse et peuvent être résumées comme suit. Premièrement, nous proposons une nouvelle technique utilisée pour adapter le recyclage de bits qui s’appuie sur les codes de Huffman (HuBR) au codage arithmétique. Cette technique est nommée recyclage de bits basé sur les codes arithmétiques (ACBR). Elle décrit le cadriciel et les principes de l’adaptation du HuBR à l’ACBR. Nous présentons aussi l’analyse théorique nécessaire pour estimer la redondance qui peut être réduite à l’aide de HuBR et ACBR pour les applications qui souffrent de ME. Cette analyse démontre que ACBR réalise un recyclage parfait dans tous les cas, tandis que HuBR ne réalise de telles performances que dans des cas très spécifiques. Deuxièmement, le problème de la technique ACBR précitée, c’est qu’elle requiert des calculs à précision arbitraire. Cela nécessite des ressources illimitées (ou infinies). Afin de bénéficier de cette dernière, nous proposons une nouvelle version à précision finie. Ladite technique devienne ainsi efficace et applicable sur les ordinateurs avec les registres classiques de taille fixe et peut être facilement interfacée avec les applications qui souffrent de ME. Troisièmement, nous proposons l’utilisation de HuBR et ACBR comme un moyen pour réduire la redondance afin d’obtenir un code binaire variable à fixe. Nous avons prouvé théoriquement et expérimentalement que les deux techniques permettent d’obtenir une amélioration significative (moins de redondance). À cet égard, ACBR surpasse HuBR et fournit une classe plus étendue des sources binaires qui pouvant bénéficier d’un dictionnaire pluriellement analysable. En outre, nous montrons qu’ACBR est plus souple que HuBR dans la pratique. Quatrièmement, nous utilisons HuBR pour réduire la redondance des codes équilibrés générés par l’algorithme de Knuth. Afin de comparer les performances de HuBR et ACBR, les résultats théoriques correspondants de HuBR et d’ACBR sont présentés. Les résultats montrent que les deux techniques réalisent presque la même réduction de redondance sur les codes équilibrés générés par l’algorithme de Knuth.

The Finometer can function as a standalone instrument in blood pressure variability studies and does not require support equipment to determine breathing frequency

Objective: The Finometer (FMS, Finapres Measurement Systems, Amsterdam) records the beat-to-beat finger pulse contour and has been recommended for research studies assessing shortterm changes of blood pressure and its variability. Variability measured in the frequency domain using spectral analysis requires that the impact of breathing be restricted to high frequency spectra (> 0.15 Hz) so data from participants needs to be excluded when the breathing impact occurs in the low frequency spectra (0.04 - 0.15 Hz). This study tested whether breathing frequency can be estimated from standard Finometer recordings using either stroke volume oscillation frequency or spectral stroke volume variability maximum scores. Methods: 22 healthy volunteers were tested for 270s in the supine and upright positions. Finometer recorded the finger pulse contour and a respiratory transducer recorded breathing. Stoke volume oscillation frequency was calculated manually while the stroke volume spectral maximums were obtained using the software Cardiovascular Parameter Analysis (Nevrokard Kiauta, Izola, Slovenia). These estimates were compared to the breathing frequency using the Bland-Altman procedures. Results: Stroke volume oscillation frequency estimated breathing frequency to <±10% 95% levels of agreement in both supine (-7.7 to 7.0%) and upright (-6.7 to 5.4%) postures. Stroke volume variability maximum scores did not accurately estimate breathing frequency. Conclusions: Breathing frequency can be accurately derived from standard Finometer recordings using stroke volume oscillations for healthy individuals in both supine and upright postures. The Finometer can function as a standalone instrument in blood pressure variability studies and does not require support equipment to determine breathing frequency.

Intelligent multi-player smart grid management considering distributed energy resources and demand response

The smart grid concept is rapidly evolving in the direction of practical implementations able to bring smart grid advantages into practice. Evolution in legacy equipment and infrastructures is not sufficient to accomplish the smart grid goals as it does not consider the needs of the players operating in a complex environment which is dynamic and competitive in nature. Artificial intelligence based applications can provide solutions to these problems, supporting decentralized intelligence and decision-making. A case study illustrates the importance of Virtual Power Players (VPP) and multi-player negotiation in the context of smart grids. This case study is based on real data and aims at optimizing energy resource management, considering generation, storage and demand response.

Fly by data link: feasibility of a relative navigation solution for aviation relying on a future L-band data link

Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Auditoria à gestão de resíduos industriais

A presente dissertação foi realizada em colaboração com o grupo empresarial Monteiro, Ribas, tendo como principal objectivo a realização de uma auditoria à gestão dos resíduos industriais produzidos pelas suas fábricas localizadas na Estrada da Circunvalação, no Porto. Para cumprir este objectivo, inicialmente foi efectuado um levantamento das obrigações legais relativas aos resíduos e foram procuradas práticas aconselhadas para a gestão interna. Para cada uma das fábricas, verificaram-se, quais os resíduos produzidos e analisaram-se os seus percursos, considerando as suas origens, os locais e modos de acondicionamento na origem, os modos de transporte interno, os locais e modos de armazenagem preliminar, e ainda, as quantidades produzidas, os transportadores, os operadores finais e as operações finais de gestão, sendo que estas quatro últimas informações são relativas ao ano 2013. De seguida procedeu-se à realização da auditoria nas diferentes unidades, verificando o cumprimento dos requisitos legais e das boas práticas em matéria de gestão de resíduos. As principais não conformidades detectadas, comuns às várias unidades fabris foram a inexistência de local/recipiente definido para acondicionamento de alguns resíduos, a falta ou insuficiente identificação de recipientes/zonas de acondicionamento, a inexistência de bacias de retenção para resíduos líquidos perigosos, o facto de no transporte interno apenas os resíduos perigosos serem cobertos e, os resíduos líquidos perigosos não serem transportados sobre bacias de retenção móveis nem com o material necessário para absorver derrames. Para cada resíduo e para cada unidade industrial foram propostas medidas correctivas e/ou de melhoria, quando aplicável. Relativamente à armazenagem preliminar, a principal inconformidade detectada foi o facto de todos os parques (quatro) possuírem resíduos perigosos no momento das auditorias, o que não é adequado. Foram propostas medidas correctivas e/ou de melhoria para cada parque. Como proposta global, tendo em conta factores económicos e de segurança, sugeriu-se que apenas o parque de resíduos perigosos possa armazenar este tipo de resíduos, pelo que os procedimentos de transporte interno devem ser melhorados, fazendo com que estes resíduos sejam transportados directamente para o parque de resíduos perigosos. Desta forma dois dos parques devem sofrer algumas remodelações, nomeadamente serem cobertos e fechados, ainda que não totalmente, e o parque de resíduos perigosos deve ser fechado, mantendo aberturas para ventilação, deve ser equipado com kit´s de contenção de derrames, fichas de segurança, procedimentos a realizar em caso de emergência, e ainda, devido ao facto do sistema de contenção de derrames ser pequeno face ao total de armazenamento, aconselha-se o uso de bacias de retenção para alguns dos recipientes de resíduos líquidos perigosos. Ao longo deste processo e em consequência da realização da auditoria, algumas situações consideradas não conformes foram sendo corrigidas. Também foram preparadas instruções de trabalho adequadas que serão posteriormente disponibilizadas. Foi ainda elaborada uma metodologia de avaliação de processos como base de trabalho para redução dos resíduos gerados. A etapa escolhida para a aplicação da mesma foi uma etapa auxiliar do processo produtivo da Monteiro, Ribas - Revestimentos, S.A - a limpeza de cubas com solventes, por forma a tentar minimizar os resíduos de solventes produzidos nesta operação. Uma vez que a fábrica já realiza a operação tendo em consideração medidas de prevenção e reutilização, a reciclagem é neste momento a única forma de tentar minimizar os resíduos de solventes. Foram então estudadas duas opções, nomeadamente a aquisição de um equipamento de regeneração de solventes e a contratação de uma operadora que proceda à regeneração dos resíduos de solventes e faça o retorno do solvente regenerado. A primeira opção poderá permitir uma redução de cerca de 95% na produção de resíduos de solventes e na aquisição de solvente puro, estimando-se uma poupança anual de cerca de **** €, com um período de recuperação do capital de cerca de 16 meses e a segunda pode conduzir a uma redução significativa na aquisição de solvente puro, cerca de 65%, e a uma poupança anual de cerca de **** €.

Sistema de Gestão Técnica Aplicado aos Sistemas de Rega

A cidade do Porto é uma das regiões do país onde é importante uma gestão sustentável e integrada dos recursos hídricos. A (re) utilização de água surge neste contexto como uma possível resposta na sua utilização como um recurso hídrico passível de ser usado beneficamente, permitindo a poupança de fontes de água convencionais e aumentando a disponibilidade dos recursos hídricos existentes para finalidades que requerem padrões de qualidade mais exigentes. O potencial desta prática no nosso país é enorme, considerando que o volume de água tratada descarregada no ano 2000 era suficiente para suprir 10% das necessidades em água para rega num ano seco, sem necessidade de armazenamento sazonal. Por outro lado, um sistema de rega, quando devidamente projetado e funcionando adequadamente, permite que a água seja aplicada com um caudal, duração e frequência que maximizam o consumo da água e nutrientes pela planta. Este projeto consiste no desenvolvimento de um Sistema de Gestão Técnica para o controlo do sistema de rega dos jardins do ISEP – Instituto Politécnico de Engenharia do Porto com recurso a um autómato programável (PLC). Pretende-se otimizar os consumos energéticos do sistema de rega tendo em conta os parâmetros de humidade, temperatura e velocidade do vento característicos do local a regar. Outros dos objetivos é controlar o processo de enchimento e de rega. Esta operação consiste no controlo das bombas e respetivos débitos e conhecimento dos caudais necessários. Pretende-se, igualmente, definir e colocar em marcha todo o equipamento necessário para a realização do projeto. Os dados coletados devem ser tratados de tal modo que possam ser realizadas análises diárias, mensais e/ou anuais. Neste trabalho foram efetuados os cálculos de dimensionamentos relativamente às necessidades hídricas da planta e necessidades de rega, entre outros.

Quadros Elétricos Inteligentes-Smart Panels

Na sociedade atual, a preocupação com o ambiente, por um lado, e com o conforto e a segurança, por outro, faz com que a sustentabilidade energética se assuma como uma forma de intervenção adequada às exigências de qualidade de vida e à eficiência no âmbito da economia. Nesta conformidade, é incontornável a mais-valia do Smart Panel, um quadro elétrico inteligente criado com vista à consecução daqueles desideratos, o que motivou o tema do presente trabalho. Assim, pretende-se demonstrar as potencialidades do Smart Panel, um novo conceito de quadro elétrico que visa a otimização da sua funcionalidade na gestão dinâmica e pragmática das instalações elétricas, nomeadamente no que respeita ao controlo, monitorização e atuação sobre os dispositivos, quer in loco quer, sobretudo, à distância. Para a consecução deste objetivo, concorrem outros que o potenciam, designadamente a compreensão do funcionamento do quadro elétrico (QE) tradicional, a comparação deste com o Smart Panel e a demonstração das vantagens da utilização desta nova tecnologia. A grande finalidade do trabalho desenvolvido é, por um lado, colocar a formação académica ao serviço de um bom desempenho profissional futuro, por outro ir ao encontro da tendência tecnológica inerente às necessidades que o homem, hoje, tem de controlar. Deste modo, num primeiro momento, é feita uma abordagem geral ao quadro eléctrico tradicional a fim de ser compreendido o seu funcionamento, aplicações e potencialidades. Para tanto, a explanação inclui a apresentação de conceitos teóricos subjacentes à conceção, produção e montagem do QE. São explicitados os diversos componentes que o integram e funções que desempenham, bem como as interações que estabelecem entre si e os normativos a que devem obedecer, para conformidade. Houve a preocupação de incluir imagens coadjuvantes das explicações, descrições e procedimentos técnicos. No terceiro capítulo é abordada a tecnologia Smart Panel, introduzindo o conceito e objetivos que lhe subjazem. Explicita-se o modo de funcionamento deste sistema que agrupa proteção, supervisão, controlo, armazenamento e manutenção preventiva, e demonstra-se de que forma a capacidade de leitura de dados, de comunicação e de comando do quadro elétrico à distância se afigura uma revolução tecnológica facilitadora do cumprimento das necessidades de segurança, conforto e economia da vida moderna. Os capítulos quarto, quinto e sexto versam uma componente prática do trabalho. No capítulo quarto é explanado um suporte formativo e posterior demonstração do kit de ensaio, que servirá de apoio à apresentação da tecnologia Smart Panel aos clientes. Além deste suporte de formação, no quinto capítulo é elaborada uma lista de procedimentos de verificação a serem executados aos componentes de comunicação que integram o Smart Panel, para fornecimento ao quadrista. Por fim, no sexto capítulo incluem-se dois casos de estudo: o estudo A centra-se na aplicação da tecnologia Smart Panel ao projeto de um QE tradicional, que implica fazer o levantamento de toda a aparelhagem existente e, de seguida, proceder à transposição para a tecnologia Smart Panel por forma a cumprir os requisitos estabelecidos pelo cliente. O estudo de caso B consiste na elaboração de um projeto de um quadro eléctrico com a tecnologia Smart Panel em função de determinados requisitos e necessidades do cliente, por forma a garantir as funções desejadas.

Genetic algorithm for shipping route estimation with long-range tracking data : automatic reconstruction of shipping routes based on the historical ship positions for maritime safety applications

Ship tracking systems allow Maritime Organizations that are concerned with the Safety at Sea to obtain information on the current location and route of merchant vessels. Thanks to Space technology in recent years the geographical coverage of the ship tracking platforms has increased significantly, from radar based near-shore traffic monitoring towards a worldwide picture of the maritime traffic situation. The long-range tracking systems currently in operations allow the storage of ship position data over many years: a valuable source of knowledge about the shipping routes between different ocean regions. The outcome of this Master project is a software prototype for the estimation of the most operated shipping route between any two geographical locations. The analysis is based on the historical ship positions acquired with long-range tracking systems. The proposed approach makes use of a Genetic Algorithm applied on a training set of relevant ship positions extracted from the long-term storage tracking database of the European Maritime Safety Agency (EMSA). The analysis of some representative shipping routes is presented and the quality of the results and their operational applications are assessed by a Maritime Safety expert.

Storing Data in the Trial of Complex Technical Products

The article considers the ways of organization of databases for the storage of the results obtained during testing. A new variant of the organization of the data to ensure the ability to write to the database different sets of parameters in the form of chronological series. The required set of parameters depends on the modification of the tested technical installation.