Analysis of urban land use and land cover changes: a case of study in Bahir Dar, Ethiopia

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies

Ensemble classifiers in remote sensing: a comparative analysis

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Narrative Bifurcation, Cloud Computing Interfaces and Hitchcok

From a narratological perspective, this paper aims to address the theoretical issues concerning the functioning of the so called «narrative bifurcation» in data presentation and information retrieval. Its use in cyberspace calls for a reassessment as a storytelling device. Films have shown its fundamental role for the creation of suspense. Interactive fiction and games have unveiled the possibility of plots with multiple choices, giving continuity to cinema split-screen experiences. Using practical examples, this paper will show how this storytelling tool returns to its primitive form and ends up by conditioning cloud computing interface design.

Tbx1 and Bmp2 in the development of the ear, neural crest and pharyngeal system in mice

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

Uncertainty, generalization, and neural representation of relevant variables for decision making

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology, Computational Biology.

Dynamic adaptation of interaction models for stateful web services

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Heterogeneous computing with an algorithmic skeleton framework

The Graphics Processing Unit (GPU) is present in almost every modern day personal computer. Despite its specific purpose design, they have been increasingly used for general computations with very good results. Hence, there is a growing effort from the community to seamlessly integrate this kind of devices in everyday computing. However, to fully exploit the potential of a system comprising GPUs and CPUs, these devices should be presented to the programmer as a single platform. The efficient combination of the power of CPU and GPU devices is highly dependent on each device’s characteristics, resulting in platform specific applications that cannot be ported to different systems. Also, the most efficient work balance among devices is highly dependable on the computations to be performed and respective data sizes. In this work, we propose a solution for heterogeneous environments based on the abstraction level provided by algorithmic skeletons. Our goal is to take full advantage of the power of all CPU and GPU devices present in a system, without the need for different kernel implementations nor explicit work-distribution.To that end, we extended Marrow, an algorithmic skeleton framework for multi-GPUs, to support CPU computations and efficiently balance the work-load between devices. Our approach is based on an offline training execution that identifies the ideal work balance and platform configurations for a given application and input data size. The evaluation of this work shows that the combination of CPU and GPU devices can significantly boost the performance of our benchmarks in the tested environments, when compared to GPU-only executions.

Optimization of breast tomosynthesis image reconstruction using parallel computing

Breast cancer is the most common cancer among women, being a major public health problem. Worldwide, X-ray mammography is the current gold-standard for medical imaging of breast cancer. However, it has associated some well-known limitations. The false-negative rates, up to 66% in symptomatic women, and the false-positive rates, up to 60%, are a continued source of concern and debate. These drawbacks prompt the development of other imaging techniques for breast cancer detection, in which Digital Breast Tomosynthesis (DBT) is included. DBT is a 3D radiographic technique that reduces the obscuring effect of tissue overlap and appears to address both issues of false-negative and false-positive rates. The 3D images in DBT are only achieved through image reconstruction methods. These methods play an important role in a clinical setting since there is a need to implement a reconstruction process that is both accurate and fast. This dissertation deals with the optimization of iterative algorithms, with parallel computing through an implementation on Graphics Processing Units (GPUs) to make the 3D reconstruction faster using Compute Unified Device Architecture (CUDA). Iterative algorithms have shown to produce the highest quality DBT images, but since they are computationally intensive, their clinical use is currently rejected. These algorithms have the potential to reduce patient dose in DBT scans. A method of integrating CUDA in Interactive Data Language (IDL) is proposed in order to accelerate the DBT image reconstructions. This method has never been attempted before for DBT. In this work the system matrix calculation, the most computationally expensive part of iterative algorithms, is accelerated. A speedup of 1.6 is achieved proving the fact that GPUs can accelerate the IDL implementation.

Isolation and encapsulation of a natural colourant using green technologies

The use of natural pigments instead of synthetic colourants is receiving growing interest in the food industry. In this field, cactus pears (Opuntia spp.) have been identified to be a promising betalainic crops covering a wide coloured spectrum. The aim of this work was to develop adequate clean and mild methodologies for the isolation and encapsulation of betacyanins, from cactus pear fruits (Opuntia spp.). Firstly, two different emerging technologies, namely PLE (Pressurized Liquid Extraction) and HPCDAE (High Pressure Carbon Dioxide-Assisted Extraction), were exploited to isolation of betacyanins form cactus pear fruits. Different process conditions were tested for the maximum recovery of betacyanins. Results showed that highest extraction yields were achieved for HPCDAE and mass ratio of pressurized carbon dioxide vs. acidified water was the parameter that most affected the betacyanins extraction. At optimum conditions of HPCDAE, Opuntia spp. extract presented a total betacyanin content of 211 ± 10 mg/100 g whereas extracts obtained using conventional extraction, PLE in static and in dynamic mode presented a total betacyanin content of 85 ± 3, 191 ± 2 and 153 ± 5 mg/100 g, respectively. HPCDAE has proven to be a successful technology to extract betacyanins from Opuntia spp. fruits. Afterward, Supercritical Fluid Technology was exploited to develop lipidic particles of betalain-rich extract. A betacyanin-rich conventional extract was encapsulated by PGSS® (Particles from Gas Saturated Solutions) technique. Different process conditions were tested in order to model the encapsulation of betacyanins. The pressure had a negative effect on betacyanin encapsulation. Lower pressures leads to an increase in the betacyanin encapsulation. This effect was more pronounced at higher temperatures and lower equilibrium time. At these conditions, Opuntia spp. particles presented 64.4 ± 4.5 mg/100 g and high antioxidant capacity. When compared with the Opuntia spp. dried extract, lipidic particles contributed to a better homogenization of the pink colour after incorporation in ice cream.

Options and Requirements for a potential market entry into Portugal with renewable energy technologies that are applicable for heating and cooling of buildings

NSBE-UNL

eHealth e a adoção da inovação em assisted living technologies : o caso das demências

RESUMO - Assistimos hoje a um contexto marcado (i) pelo progressivo envelhecimento das sociedades ocidentais, (ii) pelo aumento da prevalência das doenças crónicas, de que as demências são um exemplo, (iii) pelo significativo aumento dos custos associados a estas patologias, (iv) por orçamentos públicos fortemente pressionadas pelo controlo da despesa, (v) por uma vida moderna que dificulta o apoio intergeracional, tornando o suporte proporcionado pelos filhos particularmente difícil, (vi) por fortes expectativas relativamente à prestação de cuidados de saúde com qualidade. Teremos assim de ser capazes de conseguir melhorar os serviços de saúde, ao mesmo tempo que recorremos a menos recursos financeiros e humanos, pelo que a inovação parece ser crítica para a sustentabilidade do sistema. Contudo a difusão das Assistive Living Technologies, apesar do seu potencial, tem sido bastante baixa, nomeadamente em Portugal. Porquê? Hamer, Plochg e Moreira (2012), no editorial do International Journal of Healthcare Management, enquadram a Inovação como “podendo ser imprevisível e mesmo dolorosa, pelo que talvez possamos não ficar surpreendidos se surgirem resistências e que, inovações bastante necessárias, capazes de melhorar os indicadores de saúde, tenham sido de adoção lenta ou que tenham mesmo sido insustentáveis”. Em Portugal não há bibliografia que procure caracterizar o modelo de difusão da inovação em eHealth ou das tecnologias de vivência assistida. A bibliografia internacional é igualmente escassa. O presente projeto de investigação, de natureza exploratória, tem como objetivo principal, identificar barreiras e oportunidades para a implementação de tecnologias eHealth, aplicadas ao campo das demências. Como objetivos secundários pretendemse identificar as oportunidades e limitações em Portugal: mapa de competências nacionais, e propor medidas que possa acelerar a inovação em ALT, no contexto nacional. O projeto seguirá o modelo de um estudo qualitativo. Para o efeito foram conduzidas entrevistas em profundidade junto de experts em ALT, procurando obter a visão daqueles que participam do lado da Oferta- a Indústria; do lado da Procura- doentes, cuidadores e profissionais de saúde; bem como dos Reguladores. O instrumento utilizado para a recolha da informação pretendida foi o questionário não estruturado. A análise e interpretação da informação recolhida foram feitas através da técnica de Análise de Conteúdo. Os resultados da Análise de Conteúdo efetuada permitiram expressar a dicotomia barreira/oportunidade, nas seguintes categorias aqui descritas como contextos (i) Contexto Tecnológico, nas subcategorias de Acesso às Infraestruturas; Custo da Tecnologia; Interoperabilidade, (ii) Contexto do Valor Percecionado, nas subcategorias de Utilidade; Eficiência; Divulgação, (iii) Contexto Político, compreendendo a Liderança; Organização; Regulação; Recursos, (iv) Contexto Sociocultural, incluindo nomeadamente Idade; Literacia; Capacidade Económica, (v) Contexto Individual, incluindo como subcategorias, Capacidade de Adaptação a Novas tecnologias; Motivação; Acesso a equipamentos (vi) Contexto Específico da Doença, nomeadamente o Impacto Cognitivo; Tipologia Heterogénea e a Importância do Cuidador. Foi proposto um modelo exploratório, designado de Modelo de Contextos e Forças, que estudos subsequentes poderão validar. Neste modelo o Contexto Tecnológico é um Força Básica ou Fundamental; o Contexto do Valor Percecionado, constitui-se numa Força Crítica para a adoção de inovação, que assenta na sua capacidade para oferecer valor aos diversos stakeholders da cadeia de cuidados. Temos também o Contexto Político, com capacidade de modelar a adoção da inovação e nomeadamente com capacidade para o acelerar, se dele emitir um sinal de urgência para a mudança. O Contexto Sociocultural e Individual expressam uma Força Intrínseca, dado que elas são características internas, próprias e imutáveis no curto-prazo, das sociedade e das pessoas. Por fim há que considerar o Contexto Específico da Doença, nesta caso o das demências. Das conclusões do estudo parece evidente que as condições tecnológicas estão medianamente satisfeitas em Portugal, com evidentes progressos nos últimos anos (exceção para a interoperabilidade aonde há necessidade de maiores progressos), não constituindo portanto barreira à introdução de ALT. Aonde há necessidade de investir é nas áreas do valor percebido. Da análise feita, esta é uma área que constitui uma barreira à introdução e adoção das ALT em Portugal. A falta de perceção do valor que estas tecnologias trazem, por parte dos profissionais de saúde, doentes, cuidadores e decisores políticos, parece ser o principal entrave à sua adoção. São recomendadas estratégias de modelos colaborativos de Investigação e Desenvolvimento e de abordagens de cocriação com a contribuição de todos os intervenientes na cadeia de cuidados. Há também um papel que cabe ao estado no âmbito das prioridades e da mobilização de recursos, sendo-lhe requerida a expressão do sentido de urgência para que esta mudança aconteça. Foram também identificadas oportunidades em diversas áreas, como na prevenção, no diagnóstico, na compliance medicamentosa, na terapêutica, na monitorização, no apoio à vida diária e na integração social. O que é necessário é que as soluções encontradas constituam respostas àquilo que são as verdadeiras necessidades dos intervenientes e não uma imposição tecnológica que só por si nada resolve. Do estudo resultou também a perceção de que há que (i) continuar a trabalhar no sentido de aproximar a comunidade científica, da clínica e do doente, (ii) fomentar a colaboração entre centros, com vista à criação de escala a nível global. Essa colaboração já parece acontecer a nível empresarial, tendo sido identificadas empresas Portuguesas com vocação global. A qualidade individual das instituições de ensino, dos centros de investigação, das empresas, permite criar as condições para que Portugal possa ser país um piloto e um case-study internacional em ALT, desde que para tal pudéssemos contar com um trabalho colaborativo entre instituições e com decisões políticas arrojadas.

A utilização de uma rede neural artificial para previsão da incidência da malária no município de Cantá, estado de Roraima

INTRODUÇÃO: A malária é uma doença endêmica na Amazônia Legal Brasileira, apresentando riscos diferentes para cada região. O Município de Cantá, no Estado de Roraima, apresentou para todo o período estudado, um dos maiores índices parasitários anuais do Brasil, com valor sempre maior que 50. O presente estudo visa à utilização de uma rede neural artificial para previsão da incidência da malária nesse município, a fim de auxiliar os coordenadores de saúde no planejamento e gestão dos recursos. MÉTODOS: Os dados foram coletados no site do Ministério da Saúde, SIVEP - Malária entre 2003 e 2009. Estruturou-se uma rede neural artificial com três neurônios na camada de entrada, duas camadas intermediárias e uma camada de saída com um neurônio. A função de ativação foi à sigmoide. No treinamento, utilizou-se o método backpropagation, com taxa de aprendizado de 0,05 e momentum 0,01. O critério de parada foi atingir 20.000 ciclos ou uma meta de 0,001. Os dados de 2003 a 2008 foram utilizados para treinamento e validação. Comparam-se os resultados com os de um modelo de regressão logística. RESULTADOS: Os resultados para todos os períodos previstos mostraram-se que as redes neurais artificiais obtiveram um menor erro quadrático médio e erro absoluto quando comparado com o modelo de regressão para o ano de 2009. CONCLUSÕES: A rede neural artificial se mostrou adequada para um sistema de previsão de malária no município estudado, determinando com pequenos erros absolutos os valores preditivos, quando comparados ao modelo de regressão logística e aos valores reais.

Nanostructuring silicon probes via electrodeposition: characterization of electrode coatings for acute in vivo neural recordings

Understanding how the brain works will require tools capable of measuring neuron elec-trical activity at a network scale. However, considerable progress is still necessary to reliably increase the number of neurons that are recorded and identified simultaneously with existing mi-croelectrode arrays. This project aims to evaluate how different materials can modify the effi-ciency of signal transfer from the neural tissue to the electrode. Therefore, various coating materials (gold, PEDOT, tungsten oxide and carbon nano-tubes) are characterized in terms of their underlying electrochemical processes and recording ef-ficacy. Iridium electrodes (177-706 μm2) are coated using galvanostatic deposition under different charge densities. By performing electrochemical impedance spectroscopy in phosphate buffered saline it is determined that the impedance modulus at 1 kHz depends on the coating material and decreased up to a maximum of two orders of magnitude for PEDOT (from 1 MΩ to 25 kΩ). The electrodes are furthermore characterized by cyclic voltammetry showing that charge storage capacity is im-proved by one order of magnitude reaching a maximum of 84.1 mC/cm2 for the PEDOT: gold nanoparticles composite (38 times the capacity of the pristine). Neural recording of spontaneous activity within the cortex was performed in anesthetized rodents to evaluate electrode coating performance.

Identificação das práticas de inovação aberta nas parcerias estratégicas: avaliação realizada com prestadores de cloud computing

No atual contexto da inovação, um grande número de estudos tem analisado o potencial do modelo de Inovação Aberta. Neste sentido, o autor Henry Chesbrough (2003) considerado o pai da Inovação Aberta, afirma que as empresas estão vivenciando uma “mudança de paradigma” na maneira como desenvolvem os seus processos de inovação e na comercialização de tecnologia e conhecimento. Desta forma, o modelo de Inovação Aberta defende que as empresas podem e devem utilizar os recursos disponíveis fora das suas fronteiras sendo esta combinação de ideias e tecnologias internas e externas crucial para atingir uma posição de liderança no mercado. Já afirmava Chesbrough (2003) que não se faz inovação isoladamente e o próprio dinamismo do cenário atual reforça esta ideia. Assim, os riscos inerentes ao processo de inovação podem ser atenuados através da realização de parcerias entre empresas e instituições. A adoção do modelo de Inovação Aberta é percebida com base na abundância de conhecimento disponível, que poderá proporcionar valor também à empresa que o criou, como é o caso do licenciamento de patentes. O presente estudo teve como objetivo identificar as práticas de Inovação Aberta entre as parcerias mencionadas pelas empresas prestadoras de Cloud Computing. Através da Análise de Redes Sociais foram construídas matrizes referentes às parcerias mencionadas pelas empresas e informações obtidas em fontes secundárias (Sousa, 2012). Essas matrizes de relacionamento (redes) foram analisadas e representadas através de diagramas. Desta forma, foi possível traçar um panorama das parcerias consideradas estratégicas pelas empresas entrevistadas e identificar quais delas constituem, de fato, práticas de Inovação Aberta. Do total de 26 parcerias estratégicas mencionadas nas entrevistas, apenas 11 foram caracterizadas como práticas do modelo aberto. A análise das práticas conduzidas pelas empresas entrevistadas permite verificar algumas limitações no aproveitamento do modelo de Inovação Aberta. Por fim, são feitas algumas recomendações sobre a implementação deste modelo pelas pequenas e médias empresas baseadas em tecnologias emergentes, como é o caso do conceito de cloud computing.

Electromyography function, disability degree, and pain in leprosy patients undergoing neural mobilization treatment

INTRODUCTION: This study aimed to evaluate the effect of the neural mobilization technique on electromyography function, disability degree, and pain in patients with leprosy. METHODS: A sample of 56 individuals with leprosy was randomized into an experimental group, composed of 29 individuals undergoing treatment with neural mobilization, and a control group of 27 individuals who underwent conventional treatment. In both groups, the lesions in the lower limbs were treated. In the treatment with neural mobilization, the procedure used was mobilization of the lumbosacral roots and sciatic nerve biased to the peroneal nerve that innervates the anterior tibial muscle, which was evaluated in the electromyography. RESULTS: Analysis of the electromyography function showed a significant increase (p<0.05) in the experimental group in both the right (Δ%=22.1, p=0.013) and the left anterior tibial muscles (Δ%=27.7, p=0.009), compared with the control group pre- and post-test. Analysis of the strength both in the movement of horizontal extension (Δ%right=11.7, p=0.003/Δ%left=27.4, p=0.002) and in the movement of back flexion (Δ%right=31.1; p=0.000/Δ%left=34.7, p=0.000) showed a significant increase (p<0.05) in both the right and the left segments when comparing the experimental group pre- and post-test. The experimental group showed a significant reduction (p=0.000) in pain perception and disability degree when the pre- and post-test were compared and when compared with the control group in the post-test. CONCLUSIONS: Leprosy patients undergoing the technique of neural mobilization had an improvement in electromyography function and muscle strength, reducing disability degree and pain.