Explosion birth and extinction: Double big bang bifurcations and Allee effect in Tsoularis-Wallace's growth models

This work concerns dynamics and bifurcations properties of a new class of continuous-defined one-dimensional maps: Tsoularis-Wallace's functions. This family of functions naturally incorporates a major focus of ecological research: the Allee effect. We provide a necessary condition for the occurrence of this phenomenon of extinction. To establish this result we introduce the notions of Allee's functions, Allee's effect region and Allee's bifurcation curve. Another central point of our investigation is the study of bifurcation structures for this class of functions, in a three-dimensional parameter space. We verified that under some sufficient conditions, Tsoularis-Wallace's functions have particular bifurcation structures: the big bang and the double big bang bifurcations of the so-called "box-within-a-box" type. The double big bang bifurcations are related to the existence of flip codimension-2 points. Moreover, it is verified that these bifurcation cascades converge to different big bang bifurcation curves, where for the corresponding parameter values are associated distinct kinds of boxes. This work contributes to clarify the big bang bifurcation analysis for continuous maps and understand their relationship with explosion birth and extinction phenomena.

The impact of an online mathematics education project (MATACTIVA) on higher education students

The Online Mathematics Education Project (MatActiva) is an exciting new initiative which aims to support and enhance mathematics education. The project is led by the Institute of Accounting and Administration of Porto (ISCAP), part of the Polytechnic Institute of Porto (IPP). It provides innovative resources and carefully constructed materials around themes such as Elementary Mathematics, Calculus, Algebra, Statistics and Financial Mathematics to help support and inspire students and teachers of mathematics. The goal is to increase mathematical understanding, confidence and enjoyment, enrich the mathematical experience of each person, and promote creative and imaginative approaches to mathematics. Furthermore the project can be used to deliver engaging and effective mathematics instruction through the flipped classroom model. This paper also presents the findings of a large survey, whose propose was to study the student’s reaction to the project.

Projeto de uma ponte atirantada rodoferroviária sobre o rio Lima, Viana do Castelo

Trabalho académico com o objetivo do autor desenvolver um estudo prévio e um projeto de uma travessia sobre o rio Lima, na cidade de Viana do Castelo constituída por uma ponte de tirantes rodoferroviária. O projeto académico visa, também, desenvolver e compreender: os conceitos básicos, as metodologias de conceção, e o funcionamento de estruturas desse género. O motivo principal da escolha do tema é a necessidade de uma alternativa à ponte Eiffel em Viana do Castelo, e juntando o facto de em Portugal não existir nenhuma obra de arte de tirantes rodoferroviária até ao presente, seria interessante estudar e projetar uma estrutura rodoferroviária de tirantes. Das diversas possibilidades de sistemas estruturais estudados, adotou-se uma ponte que acomodará 4 vias rodoviárias e 2 vias ferroviárias, com um desenvolvimento total de 660 metros, constituída por dois vãos laterais com 165 metros cada um, e com um vão central de 330 metros. A obra de arte será em semi-leque com dois planos de tirantes, ancorados a duas torres de betão em Y invertido de altura aproximadamente de 110 metros. O tabuleiro será duplo misto aço-betão, constituído por duas vigas trianguladas do tipo Warren, e por carlingas, afastadas entre si de 15 metros com secções tubulares metálicas de espessura variável. As carlingas ao nível superior suportam a laje de betão, que constitui a rodovia, e inferiormente, suportam outra laje de betão para a parte ferroviária. O trabalho inicia-se com o enquadramento conceptual geral da envolvente da obra de arte, seguidamente com apresentação da evolução histórica ao longo do tempo das pontes de tirantes, e à apresentação de algumas pontes rodoferroviárias de tirantes. É realizada uma análise preliminar, onde se estudam as restrições, as condicionantes, o local de implantação, e o sistema da configuração geométrica a adotar na conceção estrutural. São descritos todos os tipos de materiais, equipamentos a utilizar, bem como as suas características mecânicas necessárias para o cálculo estrutural. A quantificação das ações e das combinações de cálculo efetuaram-se de acordo com as normas em vigor nacionais e europeias, designadamente os Eurocódigos das várias especialidades e o Regulamento de Segurança e Ações para Estruturas de Edifícios e Pontes. Efetuou-se um pré-dimensionamento e uma otimização de vários sistemas estruturais possíveis de todos os elementos estruturais, tendo em conta variáveis de estudo como a economia e a resistência estrutural das secções, por forma a chegar à solução final. A estrutura foi discretizada e analisada num modelo estático tridimensional num programa de cálculo automático. A análise de resultados foi efetuada longitudinalmente para a verificação dos Estados Limites Últimos e Estados Limites de Utilização dos elementos estruturais que constituem a ponte. Foi ainda efetuada uma estimativa orçamental da ponte no rio Lima na cidade de Viana do Castelo.

Deteção de avarias na caixa de engrenagens de aerogeradores

Ao longo dos últimos anos tem-se assistido a um forte desenvolvimento e crescimento do número de parques eólicos instalados no mundo, o que leva a que seja necessário o incremento de ferramentas que permitam aperfeiçoar os sistemas de monitorização e controlo atualmente existentes. Por outro lado, não se deve deixar de ter em conta os custos elevados de operação e manutenção dos sistemas eólicos bem como o facto de os aerogeradores estarem localizadas em locais remotos ou offshore, o que faz aumentar os custos associados à sua exploração. A dissertação nasce da intenção clara do mercado em apostar na supervisão e previsão de avarias graves, de forma a minimizar os encargos subjacentes. Este trabalho de dissertação visa a utilização de redes neuronais para criar uma ferramenta informática de previsão de avarias em caixas de engrenagens em aerogeradores. As redes neuronais são ferramentas informáticas ideais para trabalhar com muita informação, sendo que a sua aplicação depende da qualidade e quantidade dos dados. Para tal irá ser efetuado um estudo em um parque eólico, no qual se analisará as principais avarias detetadas bem como as grandezas que deverão integrar a construção desta rede neuronal. Assim sendo, a informação relativa às diversas máquinas existentes num parque, é de enorme importância para a definição e otimização da rede neuronal a construir. Os resultados obtidos neste trabalho com a aplicação de redes neuronais para a previsão de avarias em caixas de engrenagens do parque eólico de estudo, provam que é possível realizar uma deteção da avaria bem como uma constatação de que a reparação possa ter sido bem efetuada ou mal sucedida, podendo assim ser ajustados os programas de manutenção a efetuar e uma verificação das ações de reparação para sua validação.

Utilização do Kinect no apoio ao ensino/ aprendizagem dos fundamentos da Matemática

A interação humano-computador passou a desempenhar um papel fundamental no mundo atual. Esta forma de comunicar continua a evoluir, introduzindo novas formas de interação, como por exemplo, a interação natural. Este estilo de interação começou por estar presente na área de jogos. No entanto, atualmente está a ser explorada noutras áreas. Esta dissertação tem como propósito investigar a utilidade das interfaces naturais encontradas em consolas de jogos e conjugar com a área educativa, nomeadamente, o ensino e a aprendizagem dos fundamentos de Matemática. O desenvolvimento deste projeto baseou-se no estudo dos conteúdos programáticos de Matemática referentes ao 1º ciclo do ensino básico, de várias aplicações já existentes que estão relacionadas com o tema abordado e de alguns dispositivos de interação natural. De forma a avaliar a ideia proposta, foi desenvolvido um protótipo, designado Matemática Interativa, no sentido de permitir ao utilizador enriquecer a aprendizagem e também o interesse pela disciplina. São descritas, de uma forma mais aprofundada, as funcionalidades do dispositivo escolhido, o Kinect, de modo a tirar proveito das suas potencialidades e desenvolver um motor de reconhecimento de gestos e respetiva avaliação. Por fim, é feita uma discussão dos resultados de uma avaliação de usabilidade com o objetivo de validar a aplicação Matemática Interativa. Os resultados desta avaliação sugerem que a aplicação foi bem-sucedida e revelam ainda capacidades de melhoria.

Kiddo project

Trabalho de natureza profissional para a atribuição do Título de Especialista do Instituto Politécnico do Porto, na área de Design, defendido a 23-03-2015.

Characterisation of noisy speech channels in 2G and 3G mobile networks

As the wireless cellular market reaches competitive levels never seen before, network operators need to focus on maintaining Quality of Service (QoS) a main priority if they wish to attract new subscribers while keeping existing customers satisfied. Speech Quality as perceived by the end user is one major example of a characteristic in constant need of maintenance and improvement. It is in this topic that this Master Thesis project fits in. Making use of an intrusive method of speech quality evaluation, as a means to further study and characterize the performance of speech codecs in second-generation (2G) and third-generation (3G) technologies. Trying to find further correlation between codecs with similar bit rates, along with the exploration of certain transmission parameters which may aid in the assessment of speech quality. Due to some limitations concerning the audio analyzer equipment that was to be employed, a different system for recording the test samples was sought out. Although the new designed system is not standard, after extensive testing and optimization of the system's parameters, final results were found reliable and satisfactory. Tests include a set of high and low bit rate codecs for both 2G and 3G, where values were compared and analysed, leading to the outcome that 3G speech codecs perform better, under the approximately same conditions, when compared with 2G. Reinforcing the idea that 3G is, with no doubt, the best choice if the costumer looks for the best possible listening speech quality. Regarding the transmission parameters chosen for the experiment, the Receiver Quality (RxQual) and Received Energy per Chip to the Power Density Ratio (Ec/N0), these were subject to speech quality correlation tests. Final results of RxQual were compared to those of prior studies from different researchers and, are considered to be of important relevance. Leading to the confirmation of RxQual as a reliable indicator of speech quality. As for Ec/N0, it is not possible to state it as a speech quality indicator however, it shows clear thresholds for which the MOS values decrease significantly. The studied transmission parameters show that they can be used not only for network management purposes but, at the same time, give an expected idea to the communications engineer (or technician) of the end-to-end speech quality consequences. With the conclusion of the work new ideas for future studies come to mind. Considering that the fourth-generation (4G) cellular technologies are now beginning to take an important place in the global market, as the first all-IP network structure, it seems of great relevance that 4G speech quality should be subject of evaluation. Comparing it to 3G, not only in narrowband but also adding wideband scenarios with the most recent standard objective method of speech quality assessment, POLQA. Also, new data found on Ec/N0 tests, justifies further research studies with the intention of validating the assumptions made in this work.

Math without stress: an open online learning project

MOOC (as an acronym for Massive Open Online Courses) are a quite new model for the delivery of online learning to students. As “Massive” and “Online”, these courses are proposed to be accessible to many more learners than would be possible through conventional teaching. As “Open” they are (frequently) free of charge and participation is not limited by the geographical situation of the learners, creating new learning opportunities in Higher Education Institutions (HEI). In this paper we describe a recently started project “Matemática 100 STRESS” (Math Without STRESS) integrated in the e-IPP project | e-Learning Unit of Porto’s Polytechnic Institute (IPP) which has created its own MOOC platform and launched its first course – Probabilities and Combinatorics – in early June/2014. In this MOOC development were involved several lecturers from four of the seven IPP schools.

Defining Electricity Tariffs Using the Knowledge About the Consumers Profiles in ELECON Project

The increasing importance of the integration of distributed generation and demand response in the power systems operation and planning, namely at lower voltage levels of distribution networks and in the competitive environment of electricity markets, leads us to the concept of smart grids. In both traditional and smart grid operation, non-technical losses are a great economic concern, which can be addressed. In this context, the ELECON project addresses the use of demand response contributions to the identification of non-technical losses. The present paper proposes a methodology to be used by Virtual Power Players (VPPs), which are entities able to aggregate distributed small-size resources, aiming to define the best electricity tariffs for several, clusters of consumers. A case study based on real consumption data demonstrates the application of the proposed methodology.

Anthropocentric-based robotic and autonomous systems: assessment for new organisational options

Text based on the paper presented at the Conference "Autonomous systems: inter-relations of technical and societal issues" held at Monte de Caparica (Portugal), Universidade Nova de Lisboa, November, 5th and 6th 2009 and organized by IET-Research Centre on Enterprise and Work Innovation

Processos Colaborativos e de Comunicação

Esta tese descreve um projeto desenvolvido na sua maioria durante o segundo semestre do ano letivo 2013/2014 nas instalações da Bosch Security Systems ST em Ovar, uma empresa do Grupo Bosch. Este projeto resultou de uma cooperação existente entre a Avans University of Applied Sciences (AUAS) e o Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), bem como entre a fábrica Bosch ST Ovar e o Centro de Desenvolvimento Bosch situado em Eindhoven, Holanda. O objetivo é o estudo dos processos colaborativos de comunicação que se realizam entre a R&D (Research and Development/Centro de Desenvolvimento) e a MP (Manufacturing Plant/Fábrica). O sucesso das organizações empresariais só é possível se se alcançar a satisfação das expectativas do mercado. Assim, para o sucesso de uma empresa, temos de ter em conta a sua eficiência para conseguir obter o máximo rendimento da sua missão, que só é possível através de comunicações e de processos produtivos/serviços que acrescentem valor ao bem que disponibilizam. Tendo sempre em vista este princípio, o Grupo Bosch tem vindo a adotar metodologias com o intuito de eliminar os desperdícios existentes nos seus negócios aumentando o máximo possível os seus rendimentos. O desafio foi encontrar problemas ou dificuldades que levam com que a comunicação não seja realizada eficazmente, o que origina, na maioria dos casos, atrasos nos projetos realizados nesta parceria. Com a orientação do diretor técnico da fábrica e observando o trabalho realizado por 2 MBI’s (Manufacturing Business Interface), iniciou-se a compreensão do meio e os métodos de trabalho da empresa, a forma como é que é feita a parceria com os centros de desenvolvimento, como também as responsabilidades e funções de cada um. O estudo desenvolvido teve como base a metodologia Soft Systems Methodology com envolvimento de um questionário submetido aos colaboradores Bosch, realizando-se no final as sugestões de melhoria. Este relatório apresenta assim o estudo dos processos colaborativos e de comunicação entre a fábrica e o centro de desenvolvimento.

Project Blimunda: Seeing the Unseen

Poster presented at the Sixth Annual International Conference on Open Repositories (OR11) held on 6-11th June, Austin, Texas

Double coverage and demand for health care: Evidence from quantile regression

An individual experiences double coverage when he bene ts from more than one health insurance plan at the same time. This paper examines the impact of such supplementary insurance on the demand for health care services. Its novelty is that within the context of count data modelling and without imposing restrictive parametric assumptions, the analysis is carried out for di¤erent points of the conditional distribution, not only for its mean location. Results indicate that moral hazard is present across the whole outcome distribution for both public and private second layers of health insurance coverage but with greater magnitude in the latter group. By looking at di¤erent points we unveil that stronger double coverage e¤ects are smaller for high levels of usage. We use data for Portugal, taking advantage of particular features of the public and private protection schemes on top of the statutory National Health Service. By exploring the last Portuguese Health Survey, we were able to evaluate their impacts on the consumption of doctor visi

Networking as a route for corporate foresight in SMEs

Paper presented at the 1st Winter School of PhD Programme on Technology Assessment on the December 6th and 7th, 2010, at the Universidade Nova de Lisboa campus of Caparica (Portugal). A final version was developed for the unit “Project III” of the same PhD programme on Technology Assessment at the Universidade Nova de Lisboa in 2010-11 under the supervision of Prof. António Brandão Moniz

Randomized, double-blind trial comparing indinavir alone, zidovudine alone and indinavir plus zidovudine in antiretroviral therapy-naive hiv-infected individuals with CD4 cell counts between 50 and 250/mm3

Treatment with indinavir has been shown to result in marked decreases in viral load and increases in CD4 cell counts in HIV-infected individuals. A randomized double-blind study to evaluate the efficacy of indinavir alone (800 mg q8h), zidovidine alone (200 mg q8h) or the combination was performed to evaluate progression to AIDS. 996 antiretroviral therapy-naive patients with CD4 cell counts of 50-250/mm3 were allocated to treatment. During the trial the protocol was amended to add lamivudine to the zidovudine-containing arms. The primary endpoint was time to development of an AIDS-defining illness or death. The study was terminated after a protocol-defined interim analysis demonstrated highly significant reductions in progression to a clinical event in the indinavir-containing arms, compared to the zidovudine arm (p<0.0001). Over a median follow-up of 52 weeks (up to 99 weeks), percent reductions in hazards for the indinavir plus zidovudine and indinavir groups compared to the zidovudine group were 70% and 61%, respectively. Significant reductions in HIV RNA and increases in CD4 cell counts were also seen in the indinavir-containing groups compared to the zidovudine group. Improvement in both CD4 cell count and HIV RNA were associated with reduced risk of disease progression. All three regimens were generally well tolerated.