Modelo de previsão meteorológica baseado em sistemas de inferência difusa

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Strong and weak Allee effects and chaotic dynamics in Richards' growths

In this paper we define and investigate generalized Richards' growth models with strong and weak Allee effects and no Allee effect. We prove the transition from strong Allee effect to no Allee effect, passing through the weak Allee effect, depending on the implicit conditions, which involve the several parameters considered in the models. New classes of functions describing the existence or not of Allee effect are introduced, a new dynamical approach to Richards' populational growth equation is established. These families of generalized Richards' functions are proportional to the right hand side of the generalized Richards' growth models proposed. Subclasses of strong and weak Allee functions and functions with no Allee effect are characterized. The study of their bifurcation structure is presented in detail, this analysis is done based on the configurations of bifurcation curves and symbolic dynamics techniques. Generically, the dynamics of these functions are classified in the following types: extinction, semi-stability, stability, period doubling, chaos, chaotic semistability and essential extinction. We obtain conditions on the parameter plane for the existence of a weak Allee effect region related to the appearance of cusp points. To support our results, we present fold and flip bifurcations curves and numerical simulations of several bifurcation diagrams.

Lipid content of frozen fish: comparison of different extraction methods and variability during freezing storage

In this work, a microwave-assisted extraction (MAE) methodology was compared with several conventional extraction methods (Soxhlet, Bligh & Dyer, modified Bligh & Dyer, Folch, modified Folch, Hara & Radin, Roese-Gottlieb) for quantification of total lipid content of three fish species: horse mackerel (Trachurus trachurus), chub mackerel (Scomber japonicus), and sardine (Sardina pilchardus). The influence of species, extraction method and frozen storage time (varying from fresh to 9 months of freezing) on total lipid content was analysed in detail. The efficiencies of methods MAE, Bligh & Dyer, Folch, modified Folch and Hara & Radin were the highest and although they were not statistically different, differences existed in terms of variability, with MAE showing the highest repeatability (CV = 0.034). Roese-Gottlieb, Soxhlet, and modified Bligh & Dyer methods were very poor in terms of efficiency as well as repeatability (CV between 0.13 and 0.18).

A comparison of bryophyte diversity in the Macaronesian Islands: island versus habitat approach

In this paper, we present a comparison of richness patterns and floristic similarity for bryophytes in the five most important altitudinal habitat types in the Macaronesian islands. We evaluate the importance of different factors discussed in the literature in predicting species diversity applying the traditional island approach and within the framework of the new habitat approach, including area, isolation, climatic factors, geological age and human influence. From the analysis of patterns of bryophyte species distribution for selected habitats across islands and archipelagos, we specifically test the hypothesis that (i) floristic similarity is primarily determined by climatic factors, but not by geographical distance due to high dispersal ability in this species group and (ii) bryophyte richness is best predicted by area, but not by geological age of the habitat due to very low endemicity or speciation rate and high colonization rate.

Salt content in bread and dough from northern Portugal: method development and comparison

In the initial stage of this work, two potentiometric methods were used to determine the salt (sodium chloride) content in bread and dough samples from several cities in the north of Portugal. A reference method (potentiometric precipitation titration) and a newly developed ion-selective chloride electrode (ISE) were applied. Both methods determine the sodium chloride content through the quantification of chloride. To evaluate the accuracy of the ISE, bread and respective dough samples were analyzed by both methods. Statistical analysis (0.05 significance level) indicated that the results of these methods did not differ significantly. Therefore the ISE is an adequate alternative for the determination of chloride in the analyzed samples. To compare the results of these chloride-based methods with a sodium-based method, sodium was quantified in the same samples by a reference method (atomic absorption spectrometry). Significant differences between the results were verified. In several cases the sodium chloride content exceeded the legal limit when the chloride-based methods were used, but when the sodium-based method was applied this was not the case. This could lead to the erroneous application of fines and therefore the authorities should supply additional information regarding the analytical procedure for this particular control.

Espresso coffee residues: a valuable source of unextracted compounds

Espresso spent coffee grounds were chemically characterized to predict their potential, as a source of bioactive compounds, by comparison with the ones from the soluble coffee industry. Sampling included a total of 50 samples from 14 trademarks, collected in several coffee shops and prepared with distinct coffee machines. A high compositional variability was verified, particularly with regard to such water-soluble components as caffeine, total chlorogenic acids (CGA), and minerals, supported by strong positive correlations with total soluble solids retained. This is a direct consequence of the reduced extraction efficiency during espresso coffee preparation, leaving a significant pool of bioactivity retained in the extracted grounds. Besides the lipid (12.5%) and nitrogen (2.3%) contents, similar to those of industrial coffee residues, the CGA content (478.9 mg/100 g), for its antioxidant capacity, and its caffeine content (452.6 mg/100 g), due to its extensive use in the food and pharmaceutical industries, justify the selective assembly of this residue for subsequent use.

Comparison of different breast planning techniques and algorithms for radiation therapy treatment

This work aims at investigating the impact of treating breast cancer using different radiation therapy (RT) techniques – forwardly-planned intensity-modulated, f-IMRT, inversely-planned IMRT and dynamic conformal arc (DCART) RT – and their effects on the whole-breast irradiation and in the undesirable irradiation of the surrounding healthy tissues. Two algorithms of iPlan BrainLAB treatment planning system were compared: Pencil Beam Convolution (PBC) and commercial Monte Carlo (iMC). Seven left-sided breast patients submitted to breast-conserving surgery were enrolled in the study. For each patient, four RT techniques – f-IMRT, IMRT using 2-fields and 5-fields (IMRT2 and IMRT5, respectively) and DCART – were applied. The dose distributions in the planned target volume (PTV) and the dose to the organs at risk (OAR) were compared analyzing dose–volume histograms; further statistical analysis was performed using IBM SPSS v20 software. For PBC, all techniques provided adequate coverage of the PTV. However, statistically significant dose differences were observed between the techniques, in the PTV, OAR and also in the pattern of dose distribution spreading into normal tissues. IMRT5 and DCART spread low doses into greater volumes of normal tissue, right breast, right lung and heart than tangential techniques. However, IMRT5 plans improved distributions for the PTV, exhibiting better conformity and homogeneity in target and reduced high dose percentages in ipsilateral OAR. DCART did not present advantages over any of the techniques investigated. Differences were also found comparing the calculation algorithms: PBC estimated higher doses for the PTV, ipsilateral lung and heart than the iMC algorithm predicted.

Harvesting dynamic aspects from a real rational map : the bulb of period 5

This journal provides immediate open access to its content on the principle that making research freely available to the public supports a greater global exchange of knowledge.

Fibras óticas de plástico em redes de acesso

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Eletrónica e Telecomunicações

Occurrence of Diodon eydouxii (Actinopterygii: Diodontidae), in the Azores and comparison with Pacific specimens

A specimen of porcupine fish was collected by a fisherman at Terceira Island, Azores (north-eastern Atlantic), and identified as the pelagic porcupinefish, Diodon eydouxii Brisout de Barneville, 1846, a species recently recorded for the first time from the Azores. This record, together with an examination of the first reported specimen, allowed us to compare the external morphology with Pacific specimens. The possibility of this species to be relatively common in the Azores is discussed.

Comparison of Aspergillus species-complexes detected in different environmental settings

Purpose: Samples from different environmental sources were screened for the presence of Aspergillus, and the distribution of the different species-complexes was determined in order to understand differences among that distribution in the several environmental sources and which of these species complexes are present in specific environmental settings. Methods: Four distinct environments (beaches, poultries, swineries and hospital) were studied and analyzed for which Aspergillus complexes were present in each setting. After plate incubation and colony isolation, morphological identification was done using macro- and microscopic characteristics. The universal fungal primers ITS1 and ITS4 were used to amplify DNA from all Aspergillus isolates, which was sequenced for identification to species complex level. SPSS v15.0 for Windows was used to perform the statistical analysis. Results: Thirty-nine isolates of Aspergillus were recovered from both the sand beach and poultries, 31 isolates from swineries, and 80 isolates from hospital environments, for a total 189 isolates. Eleven species complexes were found total. Isolates belonging to the Aspergillus Versicolores species-complex were the most frequently found (23.8%), followed by Flavi (18.0%), Fumigati (15.3%) and Nigri (13.2%) complexes. A significant association was found between the different environmental sources and the distribution of the several species-complexes (p<0.001); the hospital environment had a greater variability of species-complexes than other environmental locations (10 in hospital environment, against nine in swine, eight in poultries and seven in sand beach). Isolates belonging to Nidulantes complex were detected only in the hospital environment, whereas the other complexes were identified in more than one setting. Conclusion: Because different Aspergillus complexes have different susceptibilities to antifungal drugs, and different abilities in producing mycotoxins, knowledge of the species-complex epidemiology for each setting may allow preventive or corrective measures to be taken toward decreasing professional workers or patient exposure to those agents.

Impacto da influência do ar novo na climatização de edifícios

Este trabalho surgiu do âmbito da Tese de Dissertação do Mestrado em Energias Sustentáveis do Instituto Superior de Engenharia do Porto, tendo o acompanhamento dos orientadores da empresa Laboratório Ecotermolab do Instituto de Soldadura e Qualidade e do Instituto Superior de Engenharia do Porto, de forma a garantir a linha traçada indo de acordo aos objectivos propostos. A presente tese abordou o estudo do impacto da influência do ar novo na climatização de edifícios, tendo como base de apoio à análise a simulação dinâmica do edifício em condições reais num programa adequado, acreditado pela norma ASHRAE 140-2004. Este trabalho pretendeu evidenciar qual o impacto da influência do ar novo na climatização de um edifício com a conjugação de vários factores, tais como, ocupação, actividades e padrões de utilização (horários), iluminação e equipamentos, estudando ainda a possibilidade do sistema funcionar em regime de “Free-Cooling”. O princípio partiu fundamentalmente por determinar até que ponto se pode climatizar recorrendo único e exclusivamente à introdução de ar novo em regime de “Free-Cooling”, através de um sistema tudo-ar de Volume de Ar Variável - VAV, sem o apoio de qualquer outro sistema de climatização auxiliar localizado no espaço, respeitando os caudais mínimos impostos pelo RSECE (Decreto-Lei 79/2006). Numa primeira fase foram identificados todos os dados relativos à determinação das cargas térmicas do edifício, tendo em conta todos os factores e contributos alusivos ao valor da carga térmica, tais como a transmissão de calor e seus constituintes, a iluminação, a ventilação, o uso de equipamentos e os níveis de ocupação. Consequentemente foram elaboradas diversas simulações dinâmicas com o recurso ao programa EnergyPlus integrado no DesignBuilder, conjugando variáveis desde as envolventes à própria arquitectura, perfis de utilização ocupacional, equipamentos e taxas de renovação de ar nos diferentes espaços do edifício em estudo. Obtiveram-se vários modelos de forma a promover um estudo comparativo e aprofundado que permitisse determinar o impacto do ar novo na climatização do edifício, perspectivando a capacidade funcional do sistema funcionar em regime de “Free-Cooling”. Deste modo, a análise e comparação dos dados obtidos permitiram chegar às seguintes conclusões: Tendo em consideração que para necessidades de arrefecimento bastante elevadas, o “Free-Cooling” diurno revelou-se pouco eficaz ou quase nulo, para o tipo de clima verificado em Portugal, pois o diferencial de temperatura existente entre o exterior e o interior não é suficiente de modo a tornar possível a remoção das cargas de forma a baixar a temperatura interior para o intervalo de conforto. Em relação ao “Free-Cooling” em horário nocturno ou pós-laboral, este revelou-se bem mais eficiente. Obtiveram-se prestações muito interessantes sobretudo durante as estações de aquecimento e meia-estação, tendo em consideração o facto de existir necessidades de arrefecimento mesmo durante a estação de aquecimento. Referente à ventilação nocturna, isto é, em períodos de madrugada e fecho do edifício, concluiu-se que tal contribui para um abaixamento do calor acumulado durante o dia nos materiais construtivos do edifício e que é libertado ou restituído posteriormente para os espaços em períodos mais tardios. De entre as seguintes variáveis, aumento de caudal de ar novo insuflado e o diferencial de temperatura existente entre o ar exterior e interior, ficou demonstrado que este último teria maior peso contributivo na remoção do calor. Por fim, é ponto assente que de um modo geral, um sistema de climatização será sempre indispensável devido a cargas internas elevadas, requisitos interiores de temperatura e humidade, sendo no entanto aconselhado o “Free- Cooling” como um opção viável a incorporar na solução de climatização, de forma a promover o arrefecimento natural, a redução do consumo energético e a introdução activa de ar novo.

Sistema de aquisição de dados em tempo real

Neste trabalho propus-me realizar um Sistema de Aquisição de Dados em Tempo Real via Porta Paralela. Para atingir com sucesso este objectivo, foi realizado um levantamento bibliográfico sobre sistemas operativos de tempo real, salientando e exemplificando quais foram marcos mais importantes ao longo da sua evolução. Este levantamento permitiu perceber o porquê da proliferação destes sistemas face aos custos que envolvem, em função da sua aplicação, bem como as dificuldades, científicas e tecnológicas, que os investigadores foram tendo, e que foram ultrapassando com sucesso. Para que Linux se comporte como um sistema de tempo real, é necessário configura-lo e adicionar um patch, como por exemplo o RTAI ou ADEOS. Como existem vários tipos de soluções que permitem aplicar as características inerentes aos sistemas de tempo real ao Linux, foi realizado um estudo, acompanhado de exemplos, sobre o tipo de arquitecturas de kernel mais utilizadas para o fazer. Nos sistemas operativos de tempo real existem determinados serviços, funcionalidades e restrições que os distinguem dos sistemas operativos de uso comum. Tendo em conta o objectivo do trabalho, e apoiado em exemplos, fizemos um pequeno estudo onde descrevemos, entre outros, o funcionamento escalonador, e os conceitos de latência e tempo de resposta. Mostramos que há apenas dois tipos de sistemas de tempo real o ‘hard’ que tem restrições temporais rígidas e o ‘soft’ que engloba as restrições temporais firmes e suaves. As tarefas foram classificadas em função dos tipos de eventos que as despoletam, e evidenciando as suas principais características. O sistema de tempo real eleito para criar o sistema de aquisição de dados via porta paralela foi o RTAI/Linux. Para melhor percebermos o seu comportamento, estudamos os serviços e funções do RTAI. Foi dada especial atenção, aos serviços de comunicação entre tarefas e processos (memória partilhada e FIFOs), aos serviços de escalonamento (tipos de escalonadores e tarefas) e atendimento de interrupções (serviço de rotina de interrupção - ISR). O estudo destes serviços levou às opções tomadas quanto ao método de comunicação entre tarefas e serviços, bem como ao tipo de tarefa a utilizar (esporádica ou periódica). Como neste trabalho, o meio físico de comunicação entre o meio ambiente externo e o hardware utilizado é a porta paralela, também tivemos necessidade de perceber como funciona este interface. Nomeadamente os registos de configuração da porta paralela. Assim, foi possível configura-lo ao nível de hardware (BIOS) e software (módulo do kernel) atendendo aos objectivos do presente trabalho, e optimizando a utilização da porta paralela, nomeadamente, aumentando o número de bits disponíveis para a leitura de dados. No desenvolvimento da tarefa de hard real-time, foram tidas em atenção as várias considerações atrás referenciadas. Foi desenvolvida uma tarefa do tipo esporádica, pois era pretendido, ler dados pela porta paralela apenas quando houvesse necessidade (interrupção), ou seja, quando houvesse dados disponíveis para ler. Desenvolvemos também uma aplicação para permitir visualizar os dados recolhidos via porta paralela. A comunicação entre a tarefa e a aplicação é assegurada através de memória partilhada, pois garantindo a consistência de dados, a comunicação entre processos do Linux e as tarefas de tempo real (RTAI) que correm ao nível do kernel torna-se muito simples. Para puder avaliar o desempenho do sistema desenvolvido, foi criada uma tarefa de soft real-time cujos tempos de resposta foram comparados com os da tarefa de hard real-time. As respostas temporais obtidas através do analisador lógico em conjunto com gráficos elaborados a partir destes dados, mostram e comprovam, os benefícios do sistema de aquisição de dados em tempo real via porta paralela, usando uma tarefa de hard real-time.

Referenciais de segurança alimentar: estudo comparativo

Perante a crescente preocupação dos consumidores, cada vez mais exigentes com os produtos e serviços que lhes são fornecidos, têm-se evidenciado esforços no sentido da aplicação prática e coordenada de uma abordagem global e integrada da segurança alimentar com o objectivo de melhorar as normas da qualidade e reforçar os sistemas de controlo em toda a cadeia alimentar, desde a exploração agrícola até ao consumidor final. Os referenciais normativos de segurança alimentar especificam os requisitos de um Sistema de Gestão da Segurança Alimentar, para organizações da cadeia de fornecimento de produtos alimentares, que pretendam demonstrar a sua aptidão para fornecer produtos seguros e o cumprimento de requisitos legais, regulamentares e de qualidade exigidos. Ao longo dos anos, diversos referenciais normativos, baseados na metodologia HACCP, foram desenvolvidos e publicados, por vários países e determinados sectores da cadeia alimentar. Perante a diversidade de referenciais existentes, cada vez mais, as organizações se questionam sobre qual o referencial de segurança alimentar a implementar. Nesta dissertação, dá-se uma contribuição no sentido da sistematização dos requisitos dos referenciais de segurança alimentar com o objectivo de suportar a respectiva comparação nomeadamente o IFS – Food, o BRC – Food, a FSSC 22000 e, de forma indirecta, a ISO 22000. Tal deve-se à necessidade de identificar o(s) referenciais de segurança alimentar a implementar numa dada organização pertencente a um dado sector de actividade. Finalmente, procede-se à realização de um estudo sobre a representatividade, número de empresas certificadas, dos referenciais em análise no mercado Nacional, Europeu e Internacional. Como conclusão genérica, é possível afirmar que, embora ao nível dos requisitos existam diferenças entre os referenciais em análise, também se verificam muitas semelhanças. Prova disso é o reconhecimento por parte da GFSI de vários destes referenciais Quanto à representatividade, verifica-se uma tendência de predomínio de determinados referenciais nos países onde foram desenvolvidos, e nos países com os quais mantêm relações comerciais mais fortes. Refere-se o Reino Unido para a BRC, e a Alemanha e França para a IFS. De salientar a importante contribuição da GFSI que, através do reconhecimento aos diversos referenciais de segurança alimentar, realizado por uma painel de especialistas e representantes de diversos sectores (industria, distribuição e serviços) está a contribuir para a respectiva harmonização e reconhecimento mundial.

Image quality and dose analysis for a PA chest X-ray: comparison between AEC mode acquisition and manual mode using the 10 kVp ‘rule’

Purpose - To compare the image quality and effective dose applying the 10 kVp rule with manual mode acquisition and AEC mode in PA chest X-ray. Method - 68 images (with and without lesions) were acquired using an anthropomorphic chest phantom using a Wolverson Arcoma X-ray unit. These images were compared against a reference image using the 2 alternative forced choice (2AFC) method. The effective dose (E) was calculated using PCXMC software using the exposure parameters and the DAP. The exposure index (lgM provided by Agfa systems) was recorded. Results - Exposure time decreases more when applying the 10 kVp rule with manual mode (50%–28%) when compared with automatic mode (36%–23%). Statistical differences for E between several ionization chambers' combinations for AEC mode were found (p = 0.002). E is lower when using only the right AEC ionization chamber. Considering the image quality there are no statistical differences (p = 0.348) between the different ionization chambers' combinations for AEC mode for images with no lesions. Considering lgM values, it was demonstrated that they were higher when the AEC mode was used compared to the manual mode. It was also observed that lgM values obtained with AEC mode increased as kVp value went up. The image quality scores did not demonstrate statistical significant differences (p = 0.343) for the images with lesions comparing manual with AEC mode. Conclusion - In general the E is lower when manual mode is used. By using the right AEC ionising chamber under the lung the E will be the lowest in comparison to other ionising chambers. The use of the 10 kVp rule did not affect the visibility of the lesions or image quality.