Fluorescence Microscopy Imaging Denoising with Log-Euclidean Priors and Photobleaching Compensation

Fluorescent protein microscopy imaging is nowadays one of the most important tools in biomedical research. However, the resulting images present a low signal to noise ratio and a time intensity decay due to the photobleaching effect. This phenomenon is a consequence of the decreasing on the radiation emission efficiency of the tagging protein. This occurs because the fluorophore permanently loses its ability to fluoresce, due to photochemical reactions induced by the incident light. The Poisson multiplicative noise that corrupts these images, in addition with its quality degradation due to photobleaching, make long time biological observation processes very difficult. In this paper a denoising algorithm for Poisson data, where the photobleaching effect is explicitly taken into account, is described. The algorithm is designed in a Bayesian framework where the data fidelity term models the Poisson noise generation process as well as the exponential intensity decay caused by the photobleaching. The prior term is conceived with Gibbs priors and log-Euclidean potential functions, suitable to cope with the positivity constrained nature of the parameters to be estimated. Monte Carlo tests with synthetic data are presented to characterize the performance of the algorithm. One example with real data is included to illustrate its application.

CP properties of symmetry-constrained two-Higgs-doublet models

The two-Higgs-doublet model can be constrained by imposing Higgs-family symmetries and/or generalized CP symmetries. It is known that there are only six independent classes of such symmetry-constrained models. We study the CP properties of all cases in the bilinear formalism. An exact symmetry implies CP conservation. We show that soft breaking of the symmetry can lead to spontaneous CP violation (CPV) in three of the classes.

Renormalization-group constraints on Yukawa alignment in multi-Higgs-doublet models

We write down the renormalization-group equations for the Yukawa-coupling matrices in a general multi-Higgs-doublet model. We then assume that the matrices of the Yukawa couplings of the various Higgs doublets to right-handed fermions of fixed quantum numbers are all proportional to each other. We demonstrate that, in the case of the two-Higgs-doublet model, this proportionality is preserved by the renormalization-group running only in the cases of the standard type-I, II, X, and Y models. We furthermore show that a similar result holds even when there are more than two Higgs doublets: the Yukawa-coupling matrices to fermions of a given electric charge remain proportional under the renormalization-group running if and only if there is a basis for the Higgs doublets in which all the fermions of a given electric charge couple to only one Higgs doublet.

Optimal design of piezolaminated structures using B-spline strip finite element models

A package of B-spline finite strip models is developed for the linear analysis of piezolaminated plates and shells. This package is associated to a global optimization technique in order to enhance the performance of these types of structures, subjected to various types of objective functions and/or constraints, with discrete and continuous design variables. The models considered are based on a higher-order displacement field and one can apply them to the static, free vibration and buckling analyses of laminated adaptive structures with arbitrary lay-ups, loading and boundary conditions. Genetic algorithms, with either binary or floating point encoding of design variables, were considered to find optimal locations of piezoelectric actuators as well as to determine the best voltages applied to them in order to obtain a desired structure shape. These models provide an overall economy of computing effort for static and vibration problems.

Consumo energético e eficiência da marcha com dois modelos de joelhos protésicos: estudo de caso

Introdução – Os componentes protésicos têm um papel fundamental na eficiência energética da marcha dos indivíduos amputados. Esta é uma área de conhecimento ainda em desenvolvimento, onde a investigação desempenha um papel central. Objectivos – Comparar e analisar o efeito de dois joelhos protésicos, 3R34, monocêntrico modular, de fricção constante, com auxiliar de extensão incorporado (A) e 3R92, monocêntrico modular, com travão de fricção e controlo pneumático da fase de balanço (B) no consumo energético e eficiência da marcha. Metodologia – Um indivíduo do sexo masculino de 27 anos, com amputação transfemural longa, foi sujeito a um protocolo submáximo de avaliação da resposta ao exercício em passadeira rolante (H/P/Cosmos(R) Mercury), através de um sistema de análise de gases breath‑by‑breath (Cosmed Quark PFT Ergo). Foi efetuado o mesmo protocolo com intervalo de dois dias, primeiro utilizando o joelho A e depois o B. As variáveis analisadas foram o consumo de O2 (VO2), o equivalente metabólico (MET) e a eficiência energética da marcha (Quociente de VO2 esperado de um individuo saudável e o VO2 do individuo em estudo). O esforço percecionado foi medido com a escala RPE de Borg. Resultados – O consumo energético com o joelho A (24,2 ml O2/kg/min; 6,9 MET) foi inferior ao obtido com o joelho B (28,68 ml O2/kg/min; 8,2 MET). A eficiência energética da marcha foi mais elevada para o joelho A (43%) do que para o joelho B (39%). Conclusão – A utilização do joelho A na prótese do indivíduo em estudo resulta numa marcha de menor consumo energético e maior eficiência. No entanto, este valor poderá estar influenciado pelo curto período de adaptação ao joelho B, sendo necessários mais estudos para confirmar os resultados do estudo e a influência deste fator. ABSTRACT - Background – Prosthetic components have a crucial role in the energy efficiency of amputee’s gait. This is an area of knowledge still in development, where research plays a central role. Objective – The purpose of this case study is to compare the impact in energy consumption of two prosthetic knees, titanium single‑axis constant friction knee joint with internal extension assist, 3R34 (A) and a single‑axis pneumatic swing phase control, 3R92 (B). Methodology – The participant was a transtibial amputee, male, with 27 years old, with no other clinical or functional impairments. To measure the energy expenditure a submaximal treadmill (H/P/Cosmos(R) Mercury) exercise stress test combined with a breath‑by‑breath analysis system (Cosmed Quark PFT Ergo) was used. The same test was applied to both knees, separated by two days. The analyzed variables were O2 consumption (VO2), metabolic equivalent (MET) and gait efficiency (VO2 ratio expected from a healthy individual and the studied individual). A rate of perceived exertion (Borg’s Scale) was used. Results – The results were favorable to knee A (24.2 ml O2/kg/min; 6.9 MET, 43% efficiency) compared with knee B (28.68 ml O2/kg/min; 8.2 MET, 39% efficiency). Conclusion – In this case, a less energy consumption gait corresponds to the prosthesis with knee A. These values may be influenced by the short adaptation period with knee B, so it’s necessary to perform more studies to confirm the previous results and to understand the truly impact of correct adaptation factor to the best prosthetics components for different patients.

Aplicação de ferramentas associadas à filosofia lean

A competitividade entre as empresas e a busca por modelos de gestão e organização cada vez mais eficientes, tem dominado a actualidade. A filosofia de gestão Lean vem dar resposta a essas necessidades de aumento dos níveis de competitividade e eficiência, através de uma mudança da cultura organizacional, que assenta na redução ou eliminação de desperdícios e na melhoria contínua dos processos de fabrico de bens ou do fornecimento de serviços. A gestão Lean é suportada e implementada pela aplicação de um conjunto de ferramentas correctamente seleccionadas e adaptadas ao contexto organizacional da empresa ou organização. A presente dissertação visa caracterizar as ferramentas mais comuns da filosofia Lean, tendo em consideração a sua aplicabilidade na indústria e no sector dos serviços. É igualmente abordada a forma de aplicação das ferramentas Lean de maneira a que não constituam um acto isolado que conduz seguramente ao fracasso da implementação Lean na organização. Por essa razão são discutidas algumas regras e critérios, com base na proposta de um método de aplicação das ferramentas Lean que evite erros cometidos no passado e que levaram ao insucesso da aplicação do Lean em algumas organizações. Recorreu-se a um estudo de caso do ramo dos serviços, cujos resultados permitiram verificar a aplicabilidade do método proposto na aplicação de ferramentas Lean ao ramo dos serviços. O estudo de caso revelou a existência de uma elevada percentagem de desperdícios no processo em análise e permitiu melhorar o funcionamento desses mesmos processos. As melhorias alcançadas foram realizadas com base na eliminação dos desperdícios, na resolução de problemas e consequente uniformização de processos que melhoraram a qualidade e eficiência do serviço prestado, evidenciando que a organização alvo do estudo se encontra no bom caminho para atingir com sucesso a alteração da cultura organizacional para a filosofia Lean.

O impacto energético e as emissões de CO2 dos veículos eléctricos em Portugal

Para a diminuição da dependência energética de Portugal face às importações de energia, a Estratégia Nacional para a Energia 2020 (ENE 2020) define uma aposta na produção de energia a partir de fontes renováveis, na promoção da eficiência energética tanto nos edifícios como nos transportes com vista a reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. No campo da eficiência energética, o ENE 2020 pretende obter uma poupança energética de 9,8% face a valores de 2008, traduzindo-se em perto de 1800 milhões de tep já em 2015. Uma das medidas passa pela aposta na mobilidade eléctrica, onde se prevê que os veículos eléctricos possam contribuir significativamente para a redução do consumo de combustível e por conseguinte, para a redução das emissões de CO2 para a atmosfera. No entanto, esta redução está condicionada pelas fontes de energia utilizadas para o abastecimento das baterias. Neste estudo foram determinados os consumos de combustível e as emissões de CO2 de um veículo de combustão interna adimensional representativo do parque automóvel. É também estimada a previsão de crescimento do parque automóvel num cenário "Business-as-Usual", através dos métodos de previsão tecnológica para o horizonte 2010-2030, bem como cenários de penetração de veículos eléctricos para o mesmo período com base no método de Fisher- Pry. É ainda analisado o impacto que a introdução dos veículos eléctricos tem ao nível dos consumos de combustível, das emissões de dióxido de carbono e qual o impacto que tal medida terá na rede eléctrica, nomeadamente no diagrama de carga e no nível de emissões de CO2 do Sistema Electroprodutor Nacional. Por fim, é avaliado o impacto dos veículos eléctricos no diagrama de carga diário português, com base em vários perfis de carga das baterias. A introdução de veículos eléctricos em Portugal terá pouca expressão dado que, no melhor dos cenários haverão somente cerca de 85 mil unidades em circulação, no ano de 2030. Ao nível do consumo de combustíveis rodoviários, os veículos eléctricos poderão vir a reduzir o consumo de gasolina até 0,52% e até 0,27% no consumo de diesel, entre 2010 e 2030, contribuindo ligeiramente uma menor dependência energética externa. Ao nível do consumo eléctrico, o abastecimento das baterias dos veículos eléctricos representará até 0,5% do consumo eléctrico total, sendo que parte desse abastecimento será garantido através de centrais de ciclo combinado a gás natural. Apesar da maior utilização deste tipo de centrais térmicas para produção de energia, tanto para abastecimento das viaturas eléctricas, como para o consumo em geral, verifica-se que em 2030, o nível de emissões do sistema electroprodutor será cerca de 46% inferior aos níveis registados em 2010, prevendo-se que atinja as 0,163gCO2/kWh produzido pelo Sistema Electroprodutor Nacional devido à maior quota de produção das fontes de energia renovável, como o vento, a hídrica ou a solar.

Dynamical behaviour on the parameter space: new populational growth models proportional to beta densities

We present new populational growth models, generalized logistic models which are proportional to beta densities with shape parameters p and 2, where p > 1, with Malthusian parameter r. The complex dynamical behaviour of these models is investigated in the parameter space (r, p), in terms of topological entropy, using explicit methods, when the Malthusian parameter r increases. This parameter space is split into different regions, according to the chaotic behaviour of the models.

Constructing good deals in discrete time arbitrage-free dynamic pricing models

Recent literature has proved that many classical pricing models (Black and Scholes, Heston, etc.) and risk measures (V aR, CV aR, etc.) may lead to “pathological meaningless situations”, since traders can build sequences of portfolios whose risk leveltends to −infinity and whose expected return tends to +infinity, i.e., (risk = −infinity, return = +infinity). Such a sequence of strategies may be called “good deal”. This paper focuses on the risk measures V aR and CV aR and analyzes this caveat in a discrete time complete pricing model. Under quite general conditions the explicit expression of a good deal is given, and its sensitivity with respect to some possible measurement errors is provided too. We point out that a critical property is the absence of short sales. In such a case we first construct a “shadow riskless asset” (SRA) without short sales and then the good deal is given by borrowing more and more money so as to invest in the SRA. It is also shown that the SRA is interested by itself, even if there are short selling restrictions.

Volatility forecasting with range models: An evaluation of new alternatives to the CARR model

The aim of this paper is to analyze the forecasting ability of the CARR model proposed by Chou (2005) using the S&P 500. We extend the data sample, allowing for the analysis of different stock market circumstances and propose the use of various range estimators in order to analyze their forecasting performance. Our results show that there are two range-based models that outperform the forecasting ability of the GARCH model. The Parkinson model is better for upward trends and volatilities which are higher and lower than the mean while the CARR model is better for downward trends and mean volatilities.

Reward-risk efficiency in proportional reinsurance with different risk measures

We have studied, in particular under normality of the implied random variables, the connections between different measures of risk such as the standard deviation, the W-ruin probability and the p-V@R. We discuss conditions granting the equivalence of these measures with respect to risk preference relations and the equivalence of dominance and efficiency of risk-reward criteria involving these measures. Then more specifically we applied these concepts to rigorously face the problem of finding the efficient set of de Finetti’s variable quota share proportional reinsurance.

From efficiency to optimality in proportional reinsurance under group correlation

Based on our recent discovery of closed form formulae of efficient Mean Variance retentions in variable quota-share proportional reinsurance under group correlation, we analyzed the influence of different combination of correlation and safety loading levels on the efficient frontier, both in a single period stylized problem and in a multiperiod one.

Cuidados de saúde primários: as regras do jogo

Enquadramento – A reforma dos Cuidados de Saúde Primários (CSP) é um facto irreversível. Uma “onda” de reforma percorre igualmente grande parte dos países ocidentais exigindo uma reflexão sobre o processo. Objetivo – Descrever a reforma em curso nos CSP e identificar os potenciais factores de sucesso e insucesso dos serviços públicos de cuidados de saúde primários. Metodologia – Análise crítica da literatura. Resultados e conclusões – A eficiência, eficácia e equidade de acesso aos cuidados de saúde são insuficientes. Mudanças organizacionais estão a ser operadas alterando as relações e a cooperação inter‑profissional e inter‑organizacional. É evidente a tensão que existe entre as partes envolvidas. Novas formas organizacionais estão a ser criadas para garantir a viabilidade das reformas e equilíbrio dos sistemas. O novo modelo organizacional, se pretender garantir a sustentabilidade e a viabilidade dos cuidados primários, deverá assentar num equilíbrio de gestão de recursos e numa estratégia de saúde para todos que não significa saúde para tudo. ABSTRACT: Background – Primary Health Care (PHC) reform is a fact in several countries and is happening also in Portugal demanding a reflection on the process. Aim – To describe the PHC reform and to identify the factors of success or potential failure in PHC public services. Methods – Critical appraisal of the literature. Results and Conclusions – The efficiency, efficacy and access to health care are insufficient. Organizational changes are taking place altering inter‑professional and inter‑organizational cooperation and relationship. Tension among the parts involved is evident. New organizational models are being created to secure the sustainability of the reforms and the systems. The new models should provide a balanced management of the available resources, in a strategy of health for all that doesn’t mean health for everything.

Light pollution and energy efficiency: a case study of the village of Vialonga

Since industrialization and the formation of larger urban centers in the nineteenth century, pollution of the environment was always present in daily life in various ways, namely in the form of light. Light pollution can cause various consequences, both for humans and for their ecosystem, producing effects on environmental, social, economic and scientific level. In Portugal, the lighting is responsible for 3% of total electricity consumption, energy costs are in some cases more than 50% towards the costs incurred by municipalities with energy, checking-in recent years a trend similar to that improvement of illumination levels in the region (about 4 to 5% per year). Proper use of lighting brings many benefits both to the citizen and environment, since greater energy efficiency can contribute to reducing CO2 emissions, energy costs, as well as to decrease the use of resources not-renewable and/or contamination of renewable resources, which can occurs in the process of obtaining electricity. The present study has a main goal to analyze the illuminance levels associated to the public lighting of the village of Vialonga, Vila Franca de Xira (Portugal), to verify if it is efficient. The aim is also to relate the efficiency of street lighting with the existence of light pollution.

Avaliação da dose absorvida na tiróide, em cintigrafias com 123I e Na99mTcO4 utilizando modelos biocinéticos e métodos de Monte Carlo

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Protecção contra Radiações