SysPRE: systematized process for requirements engineering in knowledge discovery projects

The domain of Knowledge Discovery (KD) and Data Mining (DM) is of growing importance in a time where more and more data is produced and knowledge is one of the most precious assets. Having explored both the existing underlying theory, the results of the ongoing research in academia and the industry practices in the domain of KD and DM, we have found that this is a domain that still lacks some systematization. We also found that this systematization exists to a greater degree in the Software Engineering and Requirements Engineering domains, probably due to being more mature areas. We believe that it is possible to improve and facilitate the participation of enterprise stakeholders in the requirements engineering for KD projects by systematizing requirements engineering process for such projects. This will, in turn, result in more projects that end successfully, that is, with satisfied stakeholders, including in terms of time and budget constraints. With this in mind and based on all information found in the state-of-the art, we propose SysPRE - Systematized Process for Requirements Engineering in KD projects. We begin by proposing an encompassing generic description of the KD process, where the main focus is on the Requirements Engineering activities. This description is then used as a base for the application of the Design and Engineering Methodology for Organizations (DEMO) so that we can specify a formal ontology for this process. The resulting SysPRE ontology can serve as a base that can be used not only to make enterprises become aware of their own KD process and requirements engineering process in the KD projects, but also to improve such processes in reality, namely in terms of success rate.

Projeto e gestão de redes de transmissão e sistemas auxiliares

Neste relatório de estágio, entregue para obtenção do grau de mestre, é elaborado um sistema de registo e tratamento de alarmes em paralelo com a especificação e implementação de um sistema protótipo de recolha de alarmes em armários exteriores, para otimização da gestão da rede da Portugal Telecom (PT). O início do projeto agrupa o contato com as tecnologias de transmissão e alarmística da rede através do estado da arte e estudo dos equipamentos existentes, sobretudo Synchronous Digital Hierarchy (SDH) no que concerne aos débitos, à interligação de tecnologias, à sua monitorização e configuração. É indicado, ao longo do procedimento prático, o trabalho elaborado para a concentração dos dados do departamento numa única plataforma, disponibilizada aos utilizadores, a qual também é capaz de realizar um cruzamento dos alarmes da rede com os padrões encontrados para a ocorrência de determinados alarmes. O módulo implementado para a recolha de alarmes, que satisfaz um dos problemas de adaptação de estruturas remodeladas, é igualmente descrito, atendendo às necessidades de implementação e requisitos impostos pela empresa. O estudo das estruturas núcleo existentes, o acompanhamento do projeto de monitorização de alarmes de uma área de agregação de serviços e o desenvolvimento do trabalho são realizados através do gabinete de projeto e gestão de rede do departamento de operações da Madeira. Os resultados favorecem a Portugal Telecom em termos de atualização da sua estrutura de monitorização de alarmes, aumento da eficiência de resolução de problemas e optimização da gestão de recursos humanos.

Determination of lipophilic and hydrophilic antioxidants in Solanum Lycopersicum L. tomato from Gordal variety by LL-USAE combined with UHPLC-PDA/FLR

Tomato (Lycopersicon esculentum L.) is one of the main constituents of the Mediterranean diet. Its consumption has been proposed to reduce the risk of cardiovascular diseases and certain types of cancer. It is therefore one of the most popular and extensively consumed vegetable crop worldwide. To gain insights on the potential of Lycopersicon esculentum L. as bioactive food, two analytical methodologies were developed to determine the levels of the lipophilic -tocopherol, α-tocopherol, β-carotene, lycopene; and hydrophilic antioxidants ascorbic acid. The quantification of total carotenoids (β-carotene and lycopene) was assessed through a liquid–liquid ultrasound assisted extraction (LL-USAE) in combination with ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), according to method of mean, for total carotenoids (λmáx = 450 nm. The ultra-high performance liquid chromatographic using both photodiode array and fluorescence detection (UHPLC-PDA/FLR), allows the identification and quantification of the target lipophilic and hydrophilic antioxidants. This methodology UHPLC-PDA/FLR is fast, simple and revealed a high sensitivity for the compounds under study. The limits of detection (LODs) and quantification (LOQs) obtained were much lower (about 10 times) than the reported in literature. The method LL-USAE/UV-Vis was validated and applied to different tomato foodstuffs. The results reveal a small increase of carotenoids content during maturation, reaching the maximum level when ripe. These results complement those obtained by the ORAC and TBARS assays that show an increase of antioxidant capacity during maturation. The LODs ans LOQs obtained were also about 10 times lower than reported in literature. The carotenoid content was also evaluated by LL-USAE/UV-Vis in different tomatoes varieties. Regional variety present the high carotenoid level, followed by campari and gordal, and at last grape. This methodology was also applied to different processed food samples containing tomatoes derivatives. Highest carotenoids content were obtained in concentrated tomato foodstuffs.

Technologies that motivates healthy toothbrushing: practices through social translucence

Fifty percent of the European Union’s population suffers from an oral disease. Studies have repeatedly shown that while acquiring healthy toothbrushing practices early on in one’s life is of significance, children and adults often fail to adhere to those. In this thesis we attempt to design and prototype interactive technologies that motivate healthy tooth brushing habits on individuals. Rather than focusing on the technologies’ persuasive power over individuals, we tap on the social mechanisms employed by families. In this sense, we think of these technologies as social translucent rather than persuasive, whose goal is to raise awareness within the family on each other’s habits and that aim at leveraging families’ existing social mechanisms for behavior change, rather than replacing them. More specifically, we aim to gain insights with respect to the following questions: a) What are the drivers and barriers towards adhering to healthy tooth brushing behaviors? b) Can we effectively measure toothbrushing behaviors? c) How can technologies leverage family communication practices in motivating proper toothbrushing behaviors? First, we present two studies about children and adults’ tooth brushing behaviors and how these are influenced by social interactions within the family. Secondly, we present the design and prototyping of two systems that sense toothbrushing practices and provide feedback, using the Social Translucence Framework as a design lens. We conclude with an overview of lessons learnt from the prototyping of these systems supported by an analysis of the strengths and pitfalls of the developed technologies.

Sistema de transmissão de dados de uma aplicação remota

O principal objetivo deste projeto foi propor um sistema de aquisição de dados de uma aplicação remota. Existem diversas aplicações que requerem a recolha de informação remota, sendo, para isso, necessário estabelecer um sistema de comunicação dedicado. Este trabalho procurou encontrar as melhores soluções para o problema em causa, testando e avaliado um sistema de comunicação. Para testar o sistema foi desenvolvido um protótipo de monotorização de parâmetros ambientais, que mede periodicamente os valores de temperatura, humidade, luminosidade e pressão atmosférica. A comunicação entre sensores foi realizada com recurso a rádios XBee com protocolo Zigbee. Foi, também, desenvolvido um nó de coordenação que tem como objetivo principal gerir e manter todo o sistema de aquisição de dados. Este protótipo recebe, valida e armazena num cartão SD todos os dados provenientes do nó sensor e periodicamente envia os dados para um servidor com acesso a internet. A aquisição de dados em aplicações remotas, normalmente, é efetuada em zonas de ausência de energia elétrica. Então, tendo em consideração a capacidade reduzida dos sistemas de armazenamento de energia, foram desenvolvidos sistemas de alimentação através de energia solar, focando-se no mínimo de consumo possível. Para a comunicação de longa distância foi implementado e testado um sistema de feixes hertzianos. Estudou-se a propagação, utilizando a banda isenta de licença dos 2,4 GHz. Projetou-se uma ligação entre dois pontos e procedeu-se à validação das áreas de cobertura, a qual requer a estimação do sinal nos pontos de interesse. Verificou-se as zonas de interferência e as zonas onde o sinal é fraco ou está no seu limite. O desenvolvimento deste sistema de comunicação foi fundamentado com a análise e avaliação dos modelos de propagação, juntamente com o software criado em plataforma Matlab. Finalmente foram apresentadas as conclusões e algumas sugestões de trabalhos futuros.

Breadcrumbs: location and context aware mobile platform for story sharing

With the current proliferation of sensor equipped mobile devices such as smartphones and tablets, location aware services are expanding beyond the mere efficiency and work related needs of users, evolving in order to incorporate fun, culture and the social life of users. Today people on the move have more and more connectivity and are expected to be able to communicate with their usual and familiar social networks. That means communications not only with their peers and colleagues, friends and family but also with unknown people that might share their interests, curiosities or happen to use the same social network. Through social networks, location aware blogging, cultural mobile applications relevant information is now available at specific geographical locations and open to feedback and conversations among friends as well as strangers. In fact, nowadays smartphone technologies aloud users to post and retrieve content while on the move, often relating to specific physical landmarks or locations, engaging and being engaged in conversations with strangers as much as their own social network. The use of such technologies and applications while on the move can often lead people to serendipitous discoveries and interactions. Throughout our thesis we are engaging on a two folded investigation: how can we foster and support serendipitous discoveries and what are the best interfaces for it? In fact, to read and write content while on the move is a cognitively intensive task. While the map serves the function of orienting the user, it also absorbs most of the user’s concentration. In order to address this kind of cognitive overload issue with Breadcrumbs we propose a 360 degrees interface that enables the user to find content around them by means of scanning the surrounding space with the mobile device. By using a loose metaphor of a periscope, harnessing the power of the smartphone sensors we designed an interactive interface capable of detecting content around the users and display it in the form of 2 dimensional bubbles which diameter depends on their distance from the users. Users will navigate the space in relation to the content that they are curious about, rather than in relation to the traditional geographical map. Through this model we envisage alleviating a certain cognitive overload generated by having to continuously confront a two dimensional map with the real three dimensional space surrounding the user, but also use the content as a navigational filter. Furthermore this alternative mean of navigating space might bring serendipitous discovery about places that user where not aware of or intending to reach. We hence conclude our thesis with the evaluation of the Breadcrumbs application and the comparison of the 360 degrees interface with a traditional 2 dimensional map displayed on the devise screen. Results from the evaluation are compiled in findings and insights for future use in designing and developing context aware mobile applications.

IP network usage accounting, parte 2: accounting system

O controlo de banda larga é um conceito importante quando lidamos com redes de larga escala. Os ISPs precisam de garantir disponibilidade e qualidade de serviço a todos os clientes, enquanto garantem que a rede como um todo não fica mais lenta. Para garantir isto, é necessário que os ISPs recolham dados de tráfego, analisem-nos e usem-nos para definir a velocidade de banda larga de cada cliente. A NOS Madeira implementou, durante vários anos, um sistema semelhante. No entanto, este sistema encontrava-se obsoleto, sendo necessário construir um novo, totalmente de raíz. Entre as limitações encontrava-se a impossibilidade de alterar os algoritmos de análise de tráfego, fraca integração com os serviços de gestão de rede da NOS Madeira e reduzida escalabilidade e modularidade. O sistema IP Network Usage Accounting é a resposta a estes problemas. Este projeto foca-se no desenvolvimento do subsistema Accounting System, o segundo dos três subsistemas que compõem o sistema IP Network Usage Accounting. Este subsistema, implementado com sucesso e atualmente em produção na NOS Madeira, é responsável por analisar os dados referidos acima e usar os resultados dessa análise para direcionar a disponibilidade de banda larga, de acordo com o uso da rede de cada cliente.

Applying DEMO to model and automate a process in a workflow system: a case study in a city hall

Organizations are Complex systems. A conceptual model of the enterprise is needed that is: coherent the distinguished aspect models constitute a logical and truly integral comprehensive all relevant issues are covered consistent the aspect models are free from contradictions or irregularities concise no superfluous matters are contained in it essential it shows only the essence of the enterprise, i.e., the model abstracts from all realization and implementation issues. The world is in great need for transparency about the operation of all the systems we daily work with, ranging from the domestic appliances to the big societal institutions. In this context the field of enterprise ontology has emerged with the aim to create models that help to understand the essence of the construction and operation of complete systems; more specifically, of enterprises. Enterprise ontology arises in the way to look through the distracting and confusing appearance of an enterprise right into its deep kernel. This, from the perspective of the system designer gives him the tools needed to design a successful system in a way that’s reflects the desires and needs of the workers of the enterprise. This project’s context is the use of DEMO (Design and Engineering Methodology for Organizations) for (re)designing or (re)engineering of an enterprise, namely a process of the construction department of a city hall, the lack of a well-founded theory about the construction and operation of this processes that was the motivation behind this work. The purpose of studying applying the DEMO theory and method was to optimize the process, automating it as much as possible, while reducing paper and time spent between tasks and provide a better service to the citizens.

3D reconstruction through photographs

Humans can perceive three dimension, our world is three dimensional and it is becoming increasingly digital too. We have the need to capture and preserve our existence in digital means perhaps due to our own mortality. We have also the need to reproduce objects or create small identical objects to prototype, test or study them. Some objects have been lost through time and are only accessible through old photographs. With robust model generation from photographs we can use one of the biggest human data sets and reproduce real world objects digitally and physically with printers. What is the current state of development in three dimensional reconstruction through photographs both in the commercial world and in the open source world? And what tools are available for a developer to build his own reconstruction software? To answer these questions several pieces of software were tested, from full commercial software packages to open source small projects, including libraries aimed at computer vision. To bring to the real world the 3D models a 3D printer was built, tested and analyzed, its problems and weaknesses evaluated. Lastly using a computer vision library a small software with limited capabilities was developed.

WAMM: wiki aided meta modelling

All over the world, organizations are becoming more and more complex, and there’s a need to capture its complexity, so this is when the DEMO methodology (Design and Engineering Methodology for Organizations), created and developed by Jan L. G. Dietz, reaches its potential, which is to capture the structure of business processes in a coherent and consistent form of diagrams with their respective grammatical rules. The creation of WAMM (Wiki Aided Meta Modeling) platform was the main focus of this thesis, and had like principal precursor the idea to create a Meta-Editor that supports semantic data and uses MediaWiki. This prototype Meta-Editor uses MediaWiki as a receptor of data, and uses the ideas created in the Universal Enterprise Adaptive Object Model and the concept of Semantic Web, to create a platform that suits our needs, through Semantic MediaWiki, which helps the computer interconnect information and people in a more comprehensive, giving meaning to the content of the pages. The proposed Meta-Modeling platform allows the specification of the abstract syntax i.e., the grammar, and concrete syntax, e.g., symbols and connectors, of any language, as well as their model types and diagram types. We use the DEMO language as a proofof-concept and example. All such specifications are done in a coherent and formal way by the creation of semantic wiki pages and semantic properties connecting them.

Avaliação económica de soluções de fachadas ventiladas para edifícios de habitação

A indústria da construção tem um papel de destaque na vida quotidiana do ser humano e por sua vez uma grande importância no desenvolvimento da atividade económica do país. A construção de novos edifícios e infraestruturas deve contribuir para uma melhoria do desempenho, durabilidade e proporcionar qualidade de vida dos seus cidadãos. O reconhecimento da importância das fachadas para o comportamento dos edifícios tem conduzido a uma crescente atenção à temática da durabilidade do ponto de vista económico, assistindo-se cada vez a uma maior necessidade da sua integração na fase da elaboração do projeto. O recurso a metodologias económicas para a previsão dos custos de vida útil das tecnologias de construção no sentido de avaliar, o seu desempenho nos edifícios, tem permitido selecionar alternativas ao nível da implementação de soluções com menor custo de manutenção e maior probabilidade de reutilização e reciclagem numa fase de desconstrução. A presente dissertação pretende contribuir para a identificação e seleção de soluções construtivas e materiais para a execução de fachadas ventiladas em paredes exteriores de edifícios, que sejam o mais compatíveis possível com os objetivos económicos nas diversas fases do ciclo de vida de um edifício. Sendo apresentadas soluções que minimizam o custo económico de investimento, manutenção e desconstrução, e que por sua vez, aumentam a qualidade de vida dos utilizadores através do melhor desempenho que essas soluções construtivas apresentam a nível funcional, arquitetónico, saúde, bemestar, conforto e responsabilidade social. Foram analisadas diversas tecnologias construtivas para fachadas-ventilada, tendo sido avaliado o seu impacte económico ao longo do ciclo de vida a que um edifício esta sujeito. O melhor cenário para fachada ventilada foi estudado, tendo em conta o desempenho económico. Espera-se assim que este trabalho contribua de forma positiva para a seleção das soluções construtivas mais económicas para a execução de fachadas ventiladas por parte dos projetistas que tenham como objetivo proporcionar as condições de conforto adequadas aos ocupantes dos edifícios, minimizando os custos económicos no decorrer do ciclo de vida do edifício.

Activity modeling in practice: a case-based guide to human-centered software engineering

The purpose of this study was to identify whether activity modeling framework supports problem analysis and provides a traceable and tangible connection from the problem identification up to solution modeling. Methodology validation relied on a real problem from a Portuguese teaching syndicate (ASPE), regarding courses development and management. The study was carried out with a perspective to elaborate a complete tutorial of how to apply activity modeling framework to a real world problem. Within each step of activity modeling, we provided a summary elucidation of the relevant elements required to perform it, pointed out some improvements and applied it to ASPE’s real problem. It was found that activity modeling potentiates well structured problem analysis as well as provides a guiding thread between problem and solution modeling. It was concluded that activity-based task modeling is key to shorten the gap between problem and solution. The results revealed that the solution obtained using activity modeling framework solved the core concerns of our customer and allowed them to enhance the quality of their courses development and management. The principal conclusion was that activity modeling is a properly defined methodology that supports software engineers in problem analysis, keeping a traceable guide among problem and solution.

Motivating sustainable goal choices and providing effective feedback

Overconsumption of natural resources and the associated environmental hazards are one of today’s most pressing global issues. In the western world, individual consumption in homes and workplaces is a key contributor to this problem. Reflecting the importance of individual action in this domain, this thesis focuses on studying and influencing choices related to sustainability and energy consumption made by people in their daily lives. There are three main components to this work. Firstly, this thesis asserts that people frequently make ineffective consumption reduction goal choices and attempts to understand the rationale for these poor choices by fitting them to goalsetting theory, an established theoretical model of behavior change. Secondly, it presents two approaches that attempt to influence goal choice towards more effective targets, one of which deals with mechanisms for goal priming and the other of which explores the idea that carefully designed toys can exert influence on children’s long term consumption behavior patterns. The final section of this thesis deals with the design of feedback to support the performance of environmentally sound activities. Key contributions surrounding goals include the finding that people choose easy sustainable goals despite immediate feedback as to their ineffectiveness and the discussion and study of goal priming mechanisms that can influence this choice process. Contributions within the design of value instilling toys include a theoretically grounded framework for the design of such toys and a completed and tested prototype toy. Finally, contributions in designing effective and engaging energy consumption feedback include the finding that negative feedback is best presented verbally compared with visually and this is exemplified and presented within a working feedback system. The discussions, concepts, prototypes and empirical findings presented in this work will be useful for both environmental psychologists and for HCI researchers studying eco-feedback.

Estruturas de correção torrencial nas ribeiras do Funchal, açudes: inventariação e análise comparativa

A presente dissertação tem como propósito a elaboração de um inventário relativo às estruturas de correção torrencial construídas no concelho do Funchal. Na sequência da aluvião do dia 20 de fevereiro de 2010, resultante de um período prolongado de chuva na ilha da Madeira, aliada ao facto desta ter um relevo muito pronunciado e extremamente acidentado, originaram-se os movimentos de vertente que, na sua grande maioria, são responsáveis pela ocorrência de cheias rápidas. Pois as bacias hidrográficas da ilha são de pequena dimensão e consequentemente as suas ribeiras, dão origem a tempos de concentração muito reduzidos. Desta forma, as ribeiras que são alimentadas pelo escoamento líquido e sólido, tornam-se num agente erosivo e potenciam um rasto de destruição. Esta aluvião teve consequências devastadoras em toda a vertente sul da ilha da Madeira, no entanto, este trabalho, focou-se apenas no concelho do Funchal, no qual existem três ribeiras onde foram implantadas as estruturas de correção torrencial, designadas por açudes, que constituem o âmago deste estudo, através da inventariação destas estruturas e posterior elaboração de uma ficha de inventário relativa a cada uma delas. Inicialmente, procedeu-se à identificação de todos os açudes, à verificação e análise das condições dos locais intervencionados, além de um levantamento fotográfico para execução posterior de um enquadramento geográfico dos mesmos. Foram abordadas algumas considerações de caráter hidrológico, hidráulico e transporte de caudal sólido, que são a base dimensional e a razão da execução dos referidos açudes. Numa fase posterior, foi elaborada uma base de dados com a informação disponível dos vários açudes identificados, munida de valor ímpar para futuros desenvolvimentos nesta área no curso de engenharia civil na Universidade da Madeira. Por fim, são expostas algumas considerações relativamente aos diferentes modelos de estruturas de correção torrencial encontrados na pouca bibliografia especializada e implantados no terreno.

Caracterização físico-mecânica dos solos da bacia hidrográfica de Santa Luzia no âmbito do projeto "MonitorizaRibeiras" do LREC

O conteúdo da presente dissertação aborda a importância da caracterização dos solos, na medida em que estabilidade dos taludes é um fator que depende fortemente da constituição e do tipo de solo presente nos maciços. A realização deste estudo incide sobre os solos da bacia hidrográfica da ribeira de Santa Luzia. O motivo da escolha da bacia em causa prende-se com o facto de a mesma ser uma das ribeiras que, atualmente se encontra sob observação através do projeto “MonitorizaRibeiras” do LREC. Os ensaios laboratoriais de caracterização físico-mecânica dos solos constituem uma das componentes de maior relevância na engenharia geotécnica. Neste trabalho a caracterização mecânica é feita através de ensaios de corte direto (em caixa de corte), que permitem obter os parâmetros de resistência do solo (ângulo de atrito e coesão). A caraterização física foi efetuada recorrendo a ensaios simples que permitem determinar os índices físicos do solo, mais particularmente: determinação da baridade seca in situ, análises granulométricas, determinação de limites de consistência de Atterberg e do teor em água natural, densidade de partículas sólidas e determinação da quantidade de matéria orgânica. Os parâmetros obtidos permitem depois a realização de uma análise a vários taludes com diferentes inclinações, de modo a verificar que influências tais parâmetros geram na obtenção do Fator de Segurança. Verifica-se que à medida que o teor em água aumenta, essa influência traduz-se na perda de resistência de um solo. Tal análise permitiu determinar quais as zonas da bacia de Santa Luzia que com as características obtidas e nas condições estudadas se encontram em maior perigo de escorregamento. Os sensores de saturação do solo, sendo uma útil ferramenta de monitorização remota foram alvo de pesquisa nesta dissertação. Esta pesquisa foi realizada com propósito de contribuir com informação, que posteriormente auxilie, na implementação destes equipamentos no sistema do projeto “MonitorizaRibeiras”.