Dynamic adaptation of interaction models for stateful web services

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Study on the development of an autonomous mobile robot

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

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.

2D position system for a mobile robot in unstructured environments

Nowadays, several sensors and mechanisms are available to estimate a mobile robot trajectory and location with respect to its surroundings. Usually absolute positioning mechanisms are the most accurate, but they also are the most expensive ones, and require pre installed equipment in the environment. Therefore, a system capable of measuring its motion and location within the environment (relative positioning) has been a research goal since the beginning of autonomous vehicles. With the increasing of the computational performance, computer vision has become faster and, therefore, became possible to incorporate it in a mobile robot. In visual odometry feature based approaches, the model estimation requires absence of feature association outliers for an accurate motion. Outliers rejection is a delicate process considering there is always a trade-off between speed and reliability of the system. This dissertation proposes an indoor 2D position system using Visual Odometry. The mobile robot has a camera pointed to the ceiling, for image analysis. As requirements, the ceiling and the oor (where the robot moves) must be planes. In the literature, RANSAC is a widely used method for outlier rejection. However, it might be slow in critical circumstances. Therefore, it is proposed a new algorithm that accelerates RANSAC, maintaining its reliability. The algorithm, called FMBF, consists on comparing image texture patterns between pictures, preserving the most similar ones. There are several types of comparisons, with different computational cost and reliability. FMBF manages those comparisons in order to optimize the trade-off between speed and reliability.

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.

Nosocomial Mycobacterium tuberculosis transmission among healthcare students in a high incidence region, in Vitória, State of Espírito Santo

This open comparative study for evaluating hypersensitivity to tuberculin among medical students (n=441), nursing students (n=178) and economics students (n=230) in Vitória, State of Espírito Santo, had the aim of assessing whether the prevalence of positive tuberculin tests among healthcare students could be used as a sentinel event for nosocomial transmission in localities with high endemicity. There was a significant change in the frequency of purified protein derivative reactivity in the nursing students (20. 3%) and medical students (18. 4%), in comparison with the economics students (6%) (p <0. 001). As expected, the medical and nursing students had more knowledge about tuberculosis than did the economics students (p <0. 001). Our data suggest that the incidence of Mycobacterium tuberculosis infection among nursing and medical students in our region, which has high endemicity of tuberculosis, does not differ from what is found in low-incidence countries. These data reinforce the need for implementing biosafety programs for this target population.

Combining WLAN fingerprint-based localization with sensor data for indoor navigation using mobile devices

This project proposes an approach for supporting Indoor Navigation Systems using Pedestrian Dead Reckoning-based methods and by analyzing motion sensor data available in most modern smartphones. Processes suggested in this investigation are able to calculate the distance traveled by a user while he or she is walking. WLAN fingerprint- based navigation systems benefit from the processes followed in this research and results achieved to reduce its workload and improve its positioning estimations.

The consumption of media contents through mobile devices in Finland

O campo dos media na Finlândia encontra-se num processo de mudanças aparentemente imparáveis, com os dispositivos móveis, tal como os smartphones e tablets, a influenciarem cada vez mais os padrões de produção e consumo de media. Nesta dissertação é defendido que esta situação é influenciada por factores históricos, sociais e culturais: desde os livros e jornais como meio de manter a língua finlandesa até aos benefícios da Segurança Social que permitiram que até as pessoas com menos rendimentos comprassem o jornal para se manterem a par dos desenvolvimentos do país, bem como a grande tradição de leitura que é associada aos finlandeses, assim como as condições que ao longo da história fazem fizeram com que os finlandeses sejam fascinados pelas novas tecnologias. Adicionalmente, presto especial atenção às estratégias que são adoptadas pelas cada vez mais convergentes companhias de media para enfrentarem a competição de elementos como os social media.

Teleoperation of a service robot using a mobile device

Teleoperation is a concept born with the rapid evolution of technology, with an intuitive meaning "operate at a distance." The first teleoperation system was created in the mid 1950s, which were handled chemicals. Remote controlled systems are present nowadays in various types of applications. This dissertation presents the development of a mobile application to perform the teleoperation of a mobile service robot. The application integrates a distributed surveillance (the result of a research project QREN) and led to the development of a communication interface between the robot (the result of another QREN project) and the vigilance system. It was necessary to specify a communication protocol between the two systems, which was implemented over a communication framework 0MQ (Zero Message Queue). For the testing, three prototype applications were developed before to perform the test on the robot.

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.

Predictors of adherence to influenza vaccination for healthcare workers from a teaching hospital: a study in the prepandemic era

INTRODUCTION: Even before the 2009 pandemics, influenza in healthcare workers (HCW) was a known threat to patient safety, while Influenza vaccine coverage in the same group was generally low. Identification of predictors for HCW adherence to Influenza vaccination has challenged infection control committees. METHODS: Our group conducted a cross-sectional survey in December 2007, interviewing 125 HCWs from a teaching hospital to identify adherence predictors for Influenza vaccination. The outcomes of interest were: A - adherence to the 2007 vaccination campaign; B - adherence to at least three yearly campaigns in the past five years. Demographic and professional data were assessed through univariate and multivariate analysis. RESULTS: Of the HCWs interviewed, 43.2% were vaccinated against Influenza in 2007. However, only 34.3% of HCWs working in healthcare for more than five years had adhered to at least three of the last five vaccination campaigns. Multivariate analysis showed that working in a pediatric unit (OR = 7.35, 95%CI = 1.90-28.44, p = 0.004) and number of years in the job (OR = 1.32, 95%CI = 1.00-1.74, p = 0.049) were significant predictors of adherence to the 2007 campaign. Physicians returned the worst outcome performances in A (OR = 0.40, 95%CI = 0.16-0.97, p = 0.04) and B (OR = 0.17, 95%CI = 0.05-0.60, p = 0.006). CONCLUSIONS: Strategies to improve adherence to Influenza vaccination should focus on physicians and newly-recruited HCWs. New studies are required to assess the impact of the recent Influenza A pandemics on HCW-directed immunization policies.

Mobile payment

Este estudo visa perceber quais os principais determinantes da adopção e recomendação da tecnologia de pagamentos móveis. Para atingir este objectivo, foi desenvolvido um modelo de pesquisa que combinou os modelos de adopção unified theory of acceptance and use of technology 2 (UTAUT2) e diffusions on innovations (DOI), juntamente com a variável perceived technology security (PTS). Foi realizado um questionário online, tendo sido obtidas 301 respostas válidas. Os dados recolhidos foram analisados utilizando a técnica de structured equation modeling (SEM), de forma a testar empiricamente o modelo e pesquisa. As principais conclusões retiradas são que os principais factores, com efeitos directos e indirectos, para a adopção e recomendação da tecnologia de pagamentos móveis são compatibility, perceived technology security, performance expectations, innovativeness e social influence. As conclusões deste estudo fornecem informações úteis às partes interessadas na tecnologia de pagamentos móveis.

Integration of a mobile autonomous robot in a surveillance multi-agent system

This dissertation aims to guarantee the integration of a mobile autonomous robot equipped with many sensors in a multi-agent distributed and georeferenced surveillance system. The integration of a mobile autonomous robot in this system leads to new features that will be available to clients of surveillance system may use. These features may be of two types: using the robot as an agent that will act in the environment or by using the robot as a mobile set of sensors. As an agent in the system, the robot can move to certain locations when alerts are received, in order to acknowledge the underlying events or take to action in order to assist in resolving this event. As a sensor platform in the system, it is possible to access information that is read from the sensors of the robot and access complementary measurements to the ones taken by other sensors in the multi-agent system. To integrate this mobile robot in an effective way it is necessary to extend the current multi-agent system architecture to make the connection between the two systems and to integrate the functionalities provided by the robot into the multi-agent system.

Mobile image processing to support educational geometry games

The mobile IT era is here, it is still growing and expanding at a steady rate and, most of all, it is entertaining. Mobile devices are used for entertainment, whether social through the so-called social networks, or private through web browsing, video watching or gaming. Youngsters make heavy use of these devices, and even small children show impressive adaptability and skill. However not much attention is directed towards education, especially in the case of young children. Too much time is usually spent in games which only purpose is to keep children entertained, time that could be put to better use such as developing elementary geometric notions. Taking advantage of this pocket computer scenario, it is proposed an application geared towards small children in the 6 – 9 age group that allows them to consolidate knowledge regarding geometric shapes, forming a stepping stone that leads to some fundamental mathematical knowledge to be exercised later on. To achieve this goal, the application will detect simple geometric shapes like squares, circles and triangles using the device’s camera. The novelty of this application will be a core real-time detection system designed and developed from the ground up for mobile devices, taking into account their characteristic limitations such as reduced processing power, memory and battery. User feedback was be gathered, aggregated and studied to assess the educational factor of the application.

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.