Reverse problem-based learning - a case study with a Braille machine

Engineering Education includes not only teaching theoretical fundamental concepts but also its verification during practical lessons in laboratories. The usual strategies to carry out this action are frequently based on Problem Based Learning, starting from a given state and proceeding forward to a target state. The possibility or the effectiveness of this procedure depends on previous states and if the present state was caused or resulted from earlier ones. This often happens in engineering education when the achieved results do not match the desired ones, e.g. when programming code is being developed or when the cause of the wrong behavior of an electronic circuit is being identified. It is thus important to also prepare students to proceed in the reverse way, i.e. given a start state generate the explanation or even the principles that underlie it. Later on, this sort of skills will be important. For instance, to a doctor making a patient?s story or to an engineer discovering the source of a malfunction. This learning methodology presents pedagogical advantages besides the enhanced preparation of students to their future work. The work presented on his document describes an automation project developed by a group of students in an engineering polytechnic school laboratory. The main objective was to improve the performance of a Braille machine. However, in a scenario of Reverse Problem-Based learning, students had first to discover and characterize the entire machine's function before being allowed (and being able) to propose a solution for the existing problem.

Machine learning Vasicek model calibration with Gaussian processes

In this article, we calibrate the Vasicek interest rate model under the risk neutral measure by learning the model parameters using Gaussian processes for machine learning regression. The calibration is done by maximizing the likelihood of zero coupon bond log prices, using mean and covariance functions computed analytically, as well as likelihood derivatives with respect to the parameters. The maximization method used is the conjugate gradients. The only prices needed for calibration are zero coupon bond prices and the parameters are directly obtained in the arbitrage free risk neutral measure.

WeSenseNET - Plataforma de Visualização, Gestão Remota e Agregação Múltipla de Dados

Nos últimos anos, o avanço da tecnologia e a miniaturização de diversos componentes de electrónica associados a novos conceitos têm permitido nascer novas ideias e projectos, que até há alguns anos não passariam de ficção científica. Talvez o exemplo mais acabado seja actualmente o smartphone, um pequeno bloco de hardware e software, com capacidade de processamento que ultrapassa várias vezes o dos computadores com uma dúzia de anos. Estas capacidades têm sido utilizadas em comunicações, blocos de notas, agendas e até entretenimento. No entanto, podem ser reutilizadas para ajudar a resolver algumas limitações/constrangimentos da actualidade. Dentro destes destacam-se a gestão de recursos escassos. Com efeito, o consumo de energia eléctrica tem aumentado como consequência directa do desenvolvimento global e aumento do número de aparelhos eléctricos. Uma percentagem significativa de energia eléctrica tem sido produzida através de recursos não-renováveis de energia. No entanto, a dependência energética, associada à subida de preços e a redução das emissões de gases do efeito estufa, estimula o desenvolvimento de novas soluções que permitam lidar com esta situação. O desempenho energético por sua vez depende não só das características da estrutura, mas também do comportamento do utilizador. O desempenho energético dos edifícios é muito importante, uma vez que os respectivos consumos são responsáveis por mais de metade do total da energia produzida. Desta forma, a fim de alcançar um melhor desempenho é importante não só considerar o desempenho de estrutura, mas também monitorizar o comportamento do utilizador. Esta última questão coloca várias limitações, uma vez que depende muito do tipo de utilizador. Um dos conceitos actuais emergentes são as chamadas redes de sensores sem fio. Com esta tecnologia, pequenos módulos podem ser desenvolvidos com muitas possibilidades de conectividade, com elevado poder de processamento e com grande autonomia, sem serem excessivamente caros. Isto proporciona os meios para implementar vários dispositivos em toda a instalação, para recolher uma variedade de dados, sendo posteriormente armazenados num servidor. Os blocos fundamentais da infra-estrutura de sensores do projecto foram concebidos na Evoleo Technologies em simultâneo com o decorrer do estágio. Estes blocos recolhem dados específicos na instalação, e periodicamente enviam para o servidor central os valores recolhidos, onde são armazenados e colocados à disposição do utilizador. Os dados recolhidos podem então ser apresentados ao utilizador, proporcionando um registo de consumo de energia associado a um dado período de tempo. Uma vez que todos os dados são armazenados no servidor, podem ser efectuados estudos para determinar o uso típico, possíveis problemas em aparelhos, a qualidade da energia eléctrica, etc., permitindo determinar onde a energia está a ser eventualmente desperdiçada e fornecendo dados ao utilizador para que este possa proceder a alterações, tendo por base dados recolhidos num dado período. O objectivo principal deste trabalho passa por estabelecer a ligação entre o nível máquina e o nível de utilizador, isto é, uma plataforma de interacção entre dispositivos e administrador da instalação. Fornecer os dados de uma forma fácil e sem necessidade de instalação de software específico em cada dispositivo que se pretenda utilizar para monitorizar foi uma das principais preocupações das fases de concepção do projecto.

Evaluating the combination of relaxation and argumentation in ontology matching negotiation

No decorrer dos últimos anos, os agentes (inteligentes) de software foram empregues como um método para colmatar as dificuldades associadas com a gestão, partilha e reutilização de um crescente volume de informação, enquanto as ontologias foram utilizadas para modelar essa mesma informação num formato semanticamente explícito e rico. À medida que a popularidade da Web Semântica aumenta e cada vez informação é partilhada sob a forma de ontologias, o problema de integração desta informação amplifica-se. Em semelhante contexto, não é expectável que dois agentes que pretendam cooperar utilizem a mesma ontologia para descrever a sua conceptualização do mundo. Inclusive pode revelar-se necessário que agentes interajam sem terem conhecimento prévio das ontologias utilizadas pelos restantes, sendo necessário que as conciliem em tempo de execução num processo comummente designado por Mapeamento de Ontologias [1]. O processo de mapeamento de ontologias é normalmente oferecido como um serviço aos agentes de negócio, podendo ser requisitado sempre que seja necessário produzir um alinhamento. No entanto, tendo em conta que cada agente tem as suas próprias necessidades e objetivos, assim como a própria natureza subjetiva das ontologias que utilizam, é possível que tenham diferentes interesses relativamente ao processo de alinhamento e que, inclusive, recorram aos serviços de mapeamento que considerem mais convenientes [1]. Diferentes matchers podem produzir resultados distintos e até mesmo contraditórios, criando-se assim conflitos entre os agentes. É necessário que se proceda então a uma tentativa de resolução dos conflitos existentes através de um processo de negociação, de tal forma que os agentes possam chegar a um consenso relativamente às correspondências que devem ser utilizadas na tradução de mensagens a trocar. A resolução de conflitos é considerada uma métrica de grande importância no que diz respeito ao processo de negociação [2]: considera-se que existe uma maior confiança associada a um alinhamento quanto menor o número de conflitos por resolver no processo de negociação que o gerou. Desta forma, um alinhamento com um número elevado de conflitos por resolver apresenta uma confiança menor que o mesmo alinhamento associado a um número elevado de conflitos resolvidos. O processo de negociação para que dois ou mais agentes gerem e concordem com um alinhamento é denominado de Negociação de Mapeamentos de Ontologias. À data existem duas abordagens propostas na literatura: (i) baseadas em Argumentação (e.g. [3] [4]) e (ii) baseadas em Relaxamento [5] [6]. Cada uma das propostas expostas apresenta um número de vantagens e limitações. Foram propostas várias formas de combinação das duas técnicas [2], com o objetivo de beneficiar das vantagens oferecidas e colmatar as suas limitações. No entanto, à data, não são conhecidas experiências documentadas que possam provar tal afirmação e, como tal, não é possível atestar que tais combinações tragam, de facto, o benefício que pretendem. O trabalho aqui apresentado pretende providenciar tais experiências e verificar se a afirmação de melhorias em relação aos resultados das técnicas individuais se mantém. Com o objetivo de permitir a combinação e de colmatar as falhas identificadas, foi proposta uma nova abordagem baseada em Relaxamento, que é posteriormente combinada com as abordagens baseadas em Argumentação. Os seus resultados, juntamente com os da combinação, são aqui apresentados e discutidos, sendo possível identificar diferenças nos resultados gerados por combinações diferentes e possíveis contextos de utilização.

Estudo técnico-económico para otimização do projeto e implementação de uma bomba de calor "heat machine"

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Une vision systémique de la formation continue universitaire

Res-Systemica, Volume N°5, Numéro Spécial

The optical and scopic urges viewed from a phenomenological perspective

Taking as starting points the books The Address of the Eye: A Phenomenology of Film Experience, by Vivian Sobchak, and Les quatre concepts fondamentaux de la psychanalyse, by Jacques Lacan, this article proposes to look at two well renowned film objects – Rear Window (Alfred Hitchcock, 1954, USA) and Peeping Tom (Michael Powell, 1960, UK) – in order to equate two forms of perception that, all things considered, come together as one: the perception of the mechanical apparatuses that record and project film and the optical and mental apparatuses that operate on the human filmmakers as well as their intradiegetic protagonists. In fact, these two films not only explore the characteristics and limits of vision and affection in their diegetic world, that is part of the filmmaker’s world itself, but reveals just how much the human lives through the eye and the expression of the machine itself. Film ontology is foremost a matter of (re)production rather than creation.

A questão visual na oftalmologia pediátrica da região de Lisboa

RESUMO: Na parte inicial incluem-se algumas notas sucintas com base no panorama científico,histórico e cultural da visão considerada segundo três abordagens - o olho (o olho humano na especificidade da sua posição filogenética, elemento anátomo-funcional básico do sistema visual ao qual o cérebro pertence), os olhos (unidades gémeas essenciais do rosto na sua actividade consensual e conjugada da binocularidade), o olhar (carregado de expressão psicológica e o seu efeito sobre o observador, sinal para o comportamento e criador de sentimentos, sedimentado em obras de arte e em formas de superstição dos povos). Segue-se a apresentação de um estudo descritivo transversal, como contribuição para o conhecimento do estado de saúde visual da população infantil da região de Lisboa e determinar factores que o influenciam. Entre Outubro de 2005 e Agosto de 2006 examinaram-se 649 crianças com idade inferior a 10 anos da Consulta de Oftalmologia Pediátrica dos Serviços de Assistência Médico-Social do Sindicato dos Bancários do Sul e Ilhas (SAMS). Colheram-se dados respeitantes a mais de 250 variáveis primárias que cobriram a maior parte dos itens do exame oftalmológico habitual. Na análise dos dados teve-se especialmente em conta a idade, com um papel decisivo nas principais fases de desenvolvimento do sistema visual. No caso das crianças de 6 a 7 anos de idade põem-se lado a lado resultados dos SAMS e das Escolas. A profusão de dados numéricos ditou a necessidade da determinação frequente da significância estatística dos resultados de subgrupos. Alguns resultados do estudo, na sua maioria do grupo SAMS: Crianças de 6-7 anos, 71,1% (SAMS) e 91,5% (Escolas) não tinham sido examinadas com menos de 4 anos. Frequência global de alterações miópicas 9,4%, de alterações hipermetrópicas 25,3%, umas e outras com variações acentuadas com a idade. Estrabismo convergente 3,9%. Ambliopia 2,6% (13/491 crianças >=4 anos de idade), mais frequente no sexo feminino, naquelas que tiveram a sua 1ª observação depois dos 4 anos e em que os pais não aderiam à terapêutica prescrita. Objectivos específicos ocuparam-se da acuidade visual e da refracção ocular. O estudo comparativo da refractometria automática sem e com cicloplegia permitiu evidenciar que o teste da acuidade visual é insuficiente, por si só, para fazer o diagnóstico correcto. A análise dos antecedentes familiares oftalmológicos demonstrou a importância do seu conhecimento e pôs em evidência, entre outras, as seguintes relações: 10 pag1.qxp 27-11-2001 18:28 Page 10 Índice Geral 11 Crianças com antecedentes de alterações miópicas têm maior frequência de diagnóstico de alterações miópicas e de refracção negativa, uma taxa mais elevada de correspondência quantitativa diagnóstico/refracção nas alterações miópicas. Estas crianças também têm, em geral, características inversas no que diz respeito a alterações hipermetrópicas. Crianças com antecedentes de alterações hipermetrópicas têm maior frequência de diagnóstico de alterações hipermetrópicas. Crianças com antecedentes de estrabismo têm maior frequência de diagnóstico de estrabismo convergente manifesto e de esodesvios no seu todo. Crianças com antecedentes familiares de astigmatismo têm maior frequência de diagnóstico de astigmatismo. Traçam-se alguns perfis oftalmológicos infantis que permitem apreciar de forma sinóptica um conjunto de parâmetros da saúde da visão. Os dados colhidos sobre a aderência dos pais à terapêutica prescrita e sobre a atitude em relação ao uso de óculos assim como os dados sobre o comportamento da criança na sala de aula e dificuldades de aprendizagem foram em geral escassos para permitirem tirar conclusões, embora mostrem indícios a investigar futuramente. Paralelamente ortoptistas e enfermeiras efectuaram um rastreio escolar da acuidade visual <0,8 e de alterações da motilidade ocular extrínseca que abrangeu 520 alunos do 1º ano do 1º ciclo do ensino básico (2005/2006) das escolas públicas da cidade de Lisboa. 101 destas crianças foram observadas no consultório da autora, umas referidas a partir do rastreio, outras como controlo deste. Quanto à acuidade visual o valor preditivo do teste negativo foi de 91% mas o do teste positivo de apenas 67% (33% de falsos positivos, consequentemente uma alta taxa de sobrerreferenciação). A qualidade do rastreio efectuado por ortoptistas foi inferior à do efectuado por enfermeiras. O rastreio não teve qualidade aceitável. Foi feito um inquérito a médicos e enfermeiros de centros de saúde sobre conhecimentos, atitudes e práticas em relação com os cuidados de oftalmologia pediátrica. Discutem-se os resultados, tiram-se conclusões e fazem-se recomendações susceptíveis de contribuir para uma melhor saúde visual das crianças. ABSTRACT: Firstly some brief remarks are made based on the scientific, historical and cultural panorama of the human vision with regard to three approaches: the eye (the human eye in its specific filogenetic place, fundamental anatomofunctional element of the visual system in interaction with the brain), the eyes (essential twin units of the face with their consensual and conjugated binocular activity), the gaze (psychologicaly overloaded, a means to express oneself and to influence the observer, a guide to other persons' behaviour, consolidated in works of art and in people's traditional superstitious believes and ways of thinking). A report is made on a cross-sectional descriptive study whose goal is to contribute to the knowledge of the level of visual health of children in the Lisbon Region and to identify factors which determine it. Between October 2005 and August 2006 649 children under 10 years were observed at the pediatric ophthalmologic consultation in the SAMS (Serviços de Assistência Médico-Social do Sindicato dos Bancários do Sul e Ilhas). Data were collected concerning more than 250 primary variables covering most itens of the usual ophthalmological examination. Special attention was paid to children's age since it plays a crucial role in main stages of visual system development. In the case of children age 6 to 7 SAMS and school results are often put side by side. On account of the great number of numerical data it was often necessary to look at the degree of statistical significancy of differencies between subgroups. Some of the study's results (mostly SAMS): Children age 6 to 7 - 71,1% (SAMS) and 91,5% (Schools) had not an ophthalmologic examination before 4 years old. Total frequency of myopic disorders 9,4%, of hypermetropic disorders 25,3%, both showing great differences between age groups; convergent strabismus 3,9%; amblyopia 2,6% (13/491 children over 3 years old), more frequent among little girls, in those with 1st examination after 4 years old and in those whose parents didn´t complied to the therapy ordered for the child. Specific objectives dealt with visual acuity and ocular refraction. The comparison of automatic refractometry without and with cycloplegy showed that visual acuity testing is often not enough for a correct diagnosis. Eye disorders in the family history proved to be a very important information. Analysis of corresponding data disclosed a lot of relationships among others: 12 pag1.qxp 27-11-2001 18:28 Page 12 Índice Geral 13 Children with a family history of myopic disorders have more frequently a diagnosis of myopic disorders and a negative refraction, a higher rate of quantitative diagnosis/refraction matching concerning myopic disorders. Those children have in general inverse characteristics regarding hypermetropic disorders. Children with a family history of hypermetropic disorders have more frequently a diagnosis of hypermetropic disorders. Children with a family history of strabismus have more frequently a diagnosis of manifest convergent strabismus and all forms of esodeviations. Children with a family history of astigmatism have more frequently a diagnosis of astigmatism. Ophthalmologic profiles are drawn allowing to take into account in a synoptic way a set of visual health parameters. Data on parents' compliance with therapy ordered for the child, and attitudes regarding child's glass wearing, as well as data on child's behaviour in the classroom and learning difficulties were as a rule too few to allow conclusions but still need more studies in the future. Orthoptists and nurses performed in the same study period a screening of visual acuity <0,8 and of ocular motility disorders addressed to children of 1srt degree of public schools (term 2005/2006) in the town of Lisbon. 520 of such children were screened. 101 of them were examined by the author in her medical office; some were refered, the others taken as a control. Regarding visual acuity the predictive value of a negative test was 91% but the predictive value of a positive test was only 67% (33% of false positive results, consequently a too high rate of overreferal). Performed by orthoptists screening quality was inferior in comparison with screening done by nurses. On the whole this screening had not the required quality. A survey on physicians' and nurses' knowledge, attitudes and practices related to pediatric ophthalmologic care was carried out in health centers. Results are discussed, conclusions drawn. Some suggestions are made aiming at a better children's visual health.

Vision based trail detection for all-terrain robots

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Utilização de técnicas de análise fotogramétricas em quebra-mares de taludes

Dissertação de Natureza Científica elaborada no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Hidráulica no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC

Parallel hyperspectral compressive sensing method on GPU

Remote hyperspectral sensors collect large amounts of data per flight usually with low spatial resolution. It is known that the bandwidth connection between the satellite/airborne platform and the ground station is reduced, thus a compression onboard method is desirable to reduce the amount of data to be transmitted. This paper presents a parallel implementation of an compressive sensing method, called parallel hyperspectral coded aperture (P-HYCA), for graphics processing units (GPU) using the compute unified device architecture (CUDA). This method takes into account two main properties of hyperspectral dataset, namely the high correlation existing among the spectral bands and the generally low number of endmembers needed to explain the data, which largely reduces the number of measurements necessary to correctly reconstruct the original data. Experimental results conducted using synthetic and real hyperspectral datasets on two different GPU architectures by NVIDIA: GeForce GTX 590 and GeForce GTX TITAN, reveal that the use of GPUs can provide real-time compressive sensing performance. The achieved speedup is up to 20 times when compared with the processing time of HYCA running on one core of the Intel i7-2600 CPU (3.4GHz), with 16 Gbyte memory.

Study of a 9th century silver earrings set from Mikulčice: corrosion, conservation and maintenance

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Conservação e Restauro

Vision based context categorization for all-terrain robot

Dissertation presented at the Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa to obtain the Master degree in Electrical and Computer Engineering.

Estudo da delaminação em compósitos

As excelentes propriedades mecânicas, associadas ao seu baixo peso, fazem com que os materiais compósitos sejam atualmente dos mais interessantes da nossa sociedade tecnológica. A crescente utilização destes materiais e a excelência dos resultados daí provenientes faz com que estes materiais sejam utilizados em estruturas complexas de responsabilidade, pelo que a sua maquinagem se torna necessária de forma a possibilitar a ligação entre peças. O processo de furação é o mais frequente. O processo de maquinagem de compósitos terá como base os métodos convencionais utilizados nos materiais metálicos. O processo deverá, no entanto, ser convenientemente adaptado, quer a nível de parâmetros, quer a nível de ferramentas a utilizar. As características dos materiais compósitos são bastante particulares pelo que, quando são sujeitos a maquinagem poderão apresentar defeitos tais como delaminação, fissuras intralaminares, arrancamento de fibras ou dano por sobreaquecimento. Para a detecção destes danos, por vezes a inspeção visual não é suficiente, sendo necessário recorrer a processos específicos de análise de danos. Existem já, alguns estudos, cujo âmbito foi a obtenção de furos de qualidade em compósitos, com minimização do dano, não se podendo comparar ainda com a informação existente, no que se refere à maquinagem de materiais metálicos ou ligas metálicas. Desta forma, existe ainda um longo caminho a percorrer, de forma a que o grau de confiança na utilização destes materiais se aproxime aos materiais metálicos. Este trabalho experimental desenvolvido nesta tese assentou essencialmente na furação de placas laminadas e posterior análise dos danos provocados por esta operação. Foi dada especial atenção à medição da delaminação causada pela furação e à resistência mecânica do material após ser maquinado. Os materiais utilizados, para desenvolver este trabalho experimental, foram placas compósitas de carbono/epóxido com duas orientações de fibras diferentes: unidireccionais e em “cross-ply”. Não se conseguiu muita informação, junto do fornecedor, das suas características pelo que se levaram a cabo ensaios que permitiram determinar o seu módulo de elasticidade. Relativamente á sua resistência â tração, como já foi referido, a grande resistência oferecida pelo material, associada às limitações da máquina de ensaios não permitiu chegar a valores conclusivos. Foram usadas três geometrias de ferramenta diferentes: helicoidal, Brad e Step. Os materiais utilizados nas ferramentas, foram o aço rápido (HSS) e o carboneto de tungsténio para as brocas helicoidais de 118º de ângulo de ponta e apenas o carboneto de tungsténio para as brocas Brad e Step. As ferramentas em diamante não foram consideradas neste trabalho, pois, embora sejam reconhecidas as suas boas características para a maquinagem de compósitos, o seu elevado custo não justifica a sua escolha, pelo menos num trabalho académico, como é o caso. As vantagens e desvantagens de cada geometria ou material utilizado foram avaliadas, tanto no que diz respeito à delaminação como á resistência mecânica dos provetes ensaiados. Para a determinação dos valores de delaminação, foi usada a técnica de Raio X. Algum conhecimento já existente relativamente a este processo permitiu definir alguns parâmetros (por exemplo: tempo de exposição das placas ao liquido contrastante), que tornaram acessível o procedimento de obtenção de imagens das placas furadas. Importando estas imagens para um software de desenho (no caso – AutoCad), foi possível medir as áreas delaminadas e chegar a valores para o fator de delaminação de cada furo efetuado. Terminado este processo, todas as placas foram sujeitas a ensaios de esmagamento, de forma a avaliar a forma como os parâmetros de maquinagem afectaram a resistência mecânica do material. De forma resumida, são objetivos deste trabalho: - Caracterizar as condições de corte em materiais compósitos, mais especificamente em fibras de carbono reforçado com matriz epóxida (PRFC); - Caracterização dos danos típicos provocados pela furação destes materiais; - Desenvolvimento de análise não destrutiva (RX) para avaliação dos danos provocados pela furação; - Conhecer modelos existentes com base na mecânica da fratura linear elástica (LEFM); - Definição de conjunto de parâmetros ideais de maquinagem com o fim de minimizar os danos resultantes da mesma, tendo em conta os resultados provenientes dos ensaios de força, da análise não destrutiva e da comparação com modelos de danos existentes e conhecidos.

Recommending media content based on machine learning methods

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática