Computational methods in the fractional calculus of variations and optimal control

The fractional calculus of variations and fractional optimal control are generalizations of the corresponding classical theories, that allow problem modeling and formulations with arbitrary order derivatives and integrals. Because of the lack of analytic methods to solve such fractional problems, numerical techniques are developed. Here, we mainly investigate the approximation of fractional operators by means of series of integer-order derivatives and generalized finite differences. We give upper bounds for the error of proposed approximations and study their efficiency. Direct and indirect methods in solving fractional variational problems are studied in detail. Furthermore, optimality conditions are discussed for different types of unconstrained and constrained variational problems and for fractional optimal control problems. The introduced numerical methods are employed to solve some illustrative examples.

MPGDs based radiation imaging devices and applications

Este trabalho descreve o desenvolvimento e aplicação de sistemas baseados em detetores gasosos microestruturados, para imagiologia de fluorescência de raios-X por dispersão em energia (EDXRF). A técnica de imagiologia por fluorescência de raios-X assume-se como uma técnica poderosa, não-destrutiva, em análises da distribuição espacial de elementos em materiais. Os sistemas para imagiologia de EDXRF desenvolvidos são constituídos por: um tubo de raios-X, usado para excitar os elementos da amostra; um detetor gasoso microestruturado; e uma lente pinhole que foca a radiação de fluorescência no plano do detetor formando assim a imagem e permitindo a sua ampliação. Por outro lado é estudada a influência do diâmetro da abertura do pinhole bem como do fator de ampliação obtido para a imagem, na resolução em posição do sistema. Foram usados dois conceitos diferentes de detetores gasosos microestruturados. O primeiro, baseado na microestrutura designada por 2D-Micro-Hole & Strip Plate (2D-MHSP) com uma área ativa de 3 3 cm2, enquanto que o segundo, baseado na estrutura 2D-Thick-COBRA (2D-THCOBRA) apresenta uma área ativa de deteção de 10 10 cm2. Estes detetores de raios-X de baixo custo têm a particularidade de funcionar em regime de fotão único permitindo a determinação da energia e posição de interação de cada fotão que chega ao detetor. Deste modo permitem detetar a energia dos fotões X de fluorescência, bem como obter imagens 2D da distribuição desses fotões X para o intervalo de energias desejado. São por isso adequados a aplicações de imagiologia de EDXRF. Os detetores desenvolvidos mostraram resoluções em energia de 17% e 22% para fotões incidentes com uma energia de 5.9 keV, respectivamente para o detetor 2D-MHSP e 2D-THCOBRA e resoluções em posição adequadas para um vasto número de aplicações. Ao longo deste trabalho é detalhado o desenvolvimento, o estudo das características e do desempenho de cada um dos detetores, e sua influência na performance final de cada sistema proposto. Numa fase mais avançada apresentam-se os resultados correspondentes à aplicação dos dois sistemas a diversas amostras, incluindo algumas do nosso património cultural e também uma amostra biológica.

Nós há de morrer...óss tem de cantar! : música, memória e imaginação em Damão : trânsitos pós-coloniais

O presente trabalho inscreve-se no domínio da etnomusicologia, resulta da realização de trabalho de campo multissituado e propõe-se compreender a comunidade católica damanense residente em Damão (Índia) e no Reino Unido partindo do estudo da música adotada e praticada pelos seus membros. O repertório performativo analisado neste trabalho inclui música (religiosa e secular) e dança entendidas pelos damanenses como herdadas do antigo colonizador, música e dança anglo-saxónica e de Bollywood transmitida pelos meios de comunicação de massa atuais e, ainda, aquela que é veicularmente considerada pelos damanenses católicos como “a música damanense” ou “a música original de Damão” e à qual é aqui dado um enfoque especial: o mandó. Argumento que a compreensão deste repertório e dos diferentes significados de que se reveste nos permite também compreender a própria damanidade, cuja performance é caracterizada pelos mesmos princípios que definem a da música. Permite-nos, igualmente, entender o modo como os damanenses católicos vivem a sua condição de integração na Índia enquanto comunidade pós-colonial não-independente. Este trabalho procura contribuir, portanto, para a inscrição da realidade dos territórios poscoloniais integrados no quadro da teoria do poscolonialismo e reflete sobre o protagonismo da música na construção de lugares de memória e de imaginação tanto no território de origem (Damão) como na diáspora (Reino Unido).

Nanocomposites for SERS : synthesis, optical and analytical studies

Esta tese descreve diversas estratégias preparativas assim como estudos de caracterização de nanocompósitos e outras nanoestruturas, para a análise em espectroscopia de Raman com intensificação por superfície (SERS). Em particular foi estudada a incorporação de nanopartículas (NPs) metálicas de Ag e Au em matrizes poliméricas visando avaliar o potencial destes materiais como novos substratos para SERS na deteção de moléculas. O primeiro capítulo consiste numa revisão bibliográfica, onde é destacado o desenvolvimento de novos substratos para SERS utilizando nomeadamente nanopartículas de Ag, Au e Cu. Numa primeira fase, esta secção apresenta uma breve descrição sobre as propriedades plasmónicas dos metais utilizados e alguns conceitos básicos de espectroscopia de difusão de Raman. Posteriormente, descreve-se em mais detalhe o efeito de SERS, revendo-se sobretudo a química de materiais descrita em trabalhos recentes tendo em conta a sua utilização como novas plataformas para análise química por SERS. O capítulo 2 descreve a síntese e caracterização de nanocompósitos de poli(acrilato de butilo) obtidos através de polimerização in situ por miniemulsão na presença de nanopartículas de Ag. Os nanocompósitos Ag/PtBA foram investigados como novos substratos de SERS visando o desenvolvimento de novas plataformas versáteis para deteção molecular. Estudos como o efeito da temperatura, pH e pressão foram investigados, visando a compreensão do efeito da matriz polimérica na difusão/adsorção do analito (ácido tiossalicílico) na superfície metálica. No capítulo 3, os nanocompósitos de Ag/PtBA descritos anteriormente foram investigados detalhadamente como substratos para bio-deteção em SERS, usando a adenina como analito modelo. Os nanocompósitos foram submetidos a vários tratamentos pré-analíticos para a bio-deteção da adenina. Foram realizadas experiências nos sistemas Ag/PtBA de modo a obter informação sobre o efeito do pH na deteção deste analito em soluções aquosas diluídas. Os nanocompósitos poliméricos obtidos apresentam a vantagem de poderem ser processados utilizando tecnologia disponível. Pelo que o estudo das suas propriedades térmicas é especialmente relevante. Assim, a influência da incorporação de NPs inorgânicas na temperatura de transição vítrea (Tg) do polímero PtBA foi investigada por meio de calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e os resultados são apresentados no capítulo 4. Estes estudos descrevem efeitos na Tg do PtBA quando analisado em nanocompósitos obtidos por diferentes métodos (métodos ex situ e in situ), contendo nanopartículas metálicas com diferentes distribuições de tamanho e presentes em quantidade variável na matriz polimérica. Estes estudos possibilitaram relacionar a influência das NPs metálicas na mobilidade das cadeias poliméricas com as propriedades térmicas observadas. O capítulo 5 descreve a preparação e caracterização de materiais compósitos de base polimérica (PtBA) e NPs de Au com morfologia de bastonetes (NRs). Estes materiais foram investigados como substratos para SERS tendo originado um bom sinal de SERS na análise de 2-2’-ditiodipiridina. Investigouse igualmente o efeito da variação da morfologia das NPs metálicas (esferas e bastonetes), a razão de aspecto (R.A.) dos bastonetes e o tipo de matriz polimérica (PtBA e PnBA) no sinal de SERS. No capítulo 6 é descrita a utilização da técnica de SERS como método alternativo para a monitorização de alterações morfológicas de coloides de NRs de Au. Os NRs de Au foram recolhidos em diferentes fases de oxidação promovida pela presença de K2S2O8 e a sua sensibilidade como substratos de SERS foi avaliada utilizando o anião dietilditiocarbamato (DTC) como analito modelo. Os estudos foram realizados utilizando as linhas de excitação a 1064 nm e 633 nm. Este estudo demonstrou que a sensibilidade dos NRs de Au como substratos de SERS diminui à medida que a sua R.A. diminui devido à competitividade do CTAB (estabilizante) e o DTC pela superfície dos NRs. É de salientar que este processo é acompanhado por um diferente comportamento em termos de adsorção dos dois tautómeros do DTC à superfície do metal. O capítulo 7 introduz um novo tipo de compósitos para SERS, utilizando matrizes biopoliméricas. Assim, descreve-se a preparação e caracterização de nanocompósitos de carragenano e NPs de Ag. Nesta secção é avaliada a utilização destes materiais como novos substratos para a análise em SERS, utilizando a 2-2’-ditiodipiridina como molécula modelo. Descrevem-se estudos pioneiros que procuram relacionar a dependência do sinal de SERS com a força do gel. Para tal, realizou-se um estudo sistemático aos nanobiocompósitos usados como substratos de SERS em diferentes condições analíticas e investigaram-se as suas propriedades reológicas. No capitulo 8 é descrita a investigação de nanocompósitos de Ag/Gelatina como substratos para SERS, utilizando o anião dietilditiocarbamato como analito modelo. Realizaram-se várias experiências para correlacionar a variação da força do gel com o aumento do sinal de SERS bem como a diferente adsorção dos dois tautómeros do DTC à superfície do metal. Ao longo desta dissertação são apresentados metodologias distintas para a preparação e obtenção de nanocompósitos com base em polímeros (sintéticos ou naturais) e NPs metálicas (Ag e Au). Esta investigação não só permitiu a síntese e estudo de novos substratos para SERS mas também a compreensão do efeito matriz/NPs metálicas no sinal de SERS e na formação de “hot spots”. Este trabalho contribui para o enriquecimento na área da Nanociência e Nanotecnologia demonstrando a eficácia e reprodutibilidade de nanocompósitos com base em polímeros como novos substratos para SERS. Embora as propriedades óticas apresentadas por estes materiais serem aqui direcionadas para a deteção molecular pela técnica de SERS, estes materiais podem ser investigados em outras área tecnológicas.

Psycho-physio dynamics in violin-piano duo: a pianist's perspective

The case study looked at psychological and physiological responses to stress in musicians, comparing a newly formed and a consolidated violin-piano duo. The common element between these duos was the pianist. Using the psychological tests (STAI Y1 and Y2, K-MPAI, MMPI-2, ICAC), the immunoassay saliva test to measure cortisol (stress hormone) and non- invasive device VitalJacket® developed at the University of Aveiro, Portugal, participants were monitored under various performance conditions. Others quantitative and qualitative dataset were collected including a pianist’s personal diary (analyzed by psychiatrist), semi-structured interviews with members of long-terms chamber music duo and perceptual evaluations (listening test) of the performances by expert listeners. The variables included two performance venues (European university and secondary school), as well as well-known repertoire, recently known repertoire and newly known repertoire. The latter was given approximately one week before each recital. The psychological and physiological dataset were collected for a total of eight recitals – two series of four recitals each. The unexpected results show that state anxiety levels and stress of the pianist, who does not present an anxious profile, either in social or in musical terms, are always higher when playing with a well-known partner. Possible explanations may be due to the highest expectations for quality of performance and implications of mirror neurons (since the reactions are very different according to the partner). In other words, the “known” (i.e., the consolidated duo) can become “trapped” within a predetermined space, especially at the psychological level, while the “unknown” (the occasional duo) seems to be less involved and therefore more reassuring and exciting in positive terms. In addition, the preference of the expert audience is for the consolidated duo.

Organic contaminants in urban soils: major inputs and potential risks

Urban soil quality may be severely affected by hydrophobic organic contaminants (HOCs), impairing environmental quality and human health. A comprehensive study was conducted in two contrasting Portuguese urban areas (Lisbon and Viseu) in order to assess the levels and potential risks of these contaminants, to identify sources and study their behaviour in soils. The concentrations of HOCs were related to the size of the city, with much higher contamination levels observed in Lisbon urban area. Source apportionment was performed by studying the HOCs profiles, their relationship with potentially toxic elements and general characteristics of soil using multivariate statistical methods. Lisbon seems to be affected by nearby sources (traffic, industry and incineration processes) whereas in Viseu the atmospheric transport may be playing an important role. In a first tier of risk assessment (RA) it was possible to identify polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in Lisbon soils as a potential hazard. The levels of PAHs in street dusts were further studied and allowed to clarify that traffic, tire and pavement debris can be an important source of PAHs to urban soils. Street dusts were also identified as being a potential concern regarding human and environmental health, especially if reaching the nearby aquatic bodies. Geostatistical tools were also used and their usefulness in a RA analysis and urban planning was discussed. In order to obtain a more realistic assessment of risks of HOCs to environment and human health it is important to evaluate their available fraction, which is also the most accessible for organisms. Therefore, a review of the processes involved on the availability of PAHs was performed and the outputs produced by the different chemical methods were evaluated. The suitability of chemical methods to predict bioavailability of PAHs in dissimilar naturally contaminated soils has not been demonstrated, being especially difficult for high molecular weight compounds. No clear relationship between chemical and biological availability was found in this work. Yet, in spite of the very high total concentrations found in some Lisbon soils, both the water soluble fraction and the body residues resulting from bioaccumulation assays were generally very low, which may be due to aging phenomena. It was observed that the percentage of soluble fraction of PAHs in soils was found to be different among compounds and mostly regulated by soil properties. Regarding bioaccumulation assays, although no significant relationship was found between soil properties and bioavailability, it was verified that biota-to-soil bioaccumulation factors were sample dependent rather than compound dependent. In conclusion, once the compounds of potential concern are targeted, then performing a chemical screening as a first tier can be a simple and effective approach to start a RA. However, reliable data is still required to improve the existing models for risk characterization.

Chick heart/hemangioblast progenitor 12 (chep 12: study of a novel gene expressed in the heart/hemangioblast percursors cells

Dissertação de mest., Ciências Biomédicas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2009

O ensino online nas instituições de ensino superior privado. As perspetivas : docente e discente e as implicações na tomada de decisão institucional

Tese de doutoramento, Educação (Tecnologias da Informação e Comunicação na Educação), Universidade de Lisboa, Instituto de Educação, 2014

Configurações músico-literárias na obra de Paul Bowles : música, violência e política

Tese de doutoramento, Estudos de Literatura e de Cultura (Estudos Americanos), Universidade de Lisboa, Faculdade de Letras, 2014

The Advancing MOOCs for Development Initiative: An examination of MOOC usage for professional workforce development outcomes in Colombia, the Philippines, & South Africa

The potential of online learning has long afforded the hope of providing quality education to anyone, anywhere in the world. The recent development of Massive Open Online Courses (MOOCs) heralded an exciting new breakthrough by providing free academic instruction and professional skills development from the world’s leading universities to anyone with the sufficient resources to access the internet. The research in Advancing MOOCs for Development Initiative study was designed to analyze the MOOC landscape in developing countries and to better understand the motivations of MOOC users and afford insights on the advantages and limitations of MOOCs for workforce development outcomes. The key findings of this study challenge commonly held beliefs about MOOC usage in developing countries, defying typical characterizations of how people in resource constrained settings use technology for learning and employment. In fact, some of the findings are so contrary to what has been reported in the U.S. and other developed environments that they raise new questions for further investigation.

Análise da problemática da exposição dos músicos ao ruído: perceção ao ruído e determinação dos níveis de pressão sonora na prática musical em contexto escolar

A atenção face dada à problemática da perda auditiva induzida pelo ruído nos profissionais da música tem sido enfatizada estudos nos últimos anos. No entanto, no que respeita aos alunos de música, são ainda poucos os estudos que analisam esta problemática de modo a permitir compreender se estes poderão estar expostos a elevados níveis de ruído no decorrer da sua formação e desenvolver problemas auditivos. O presente estudo pretende caraterizar os níveis de pressão sonora a que alunos de música estão expostos no decorrer das aulas e analisar a perceção do risco dos mesmos e potenciais efeitos sobre o sistema auditivo. Foram analisadas duas Orquestras de Jazz e uma Orquestra Sinfónica de uma Escola Superior de Música (ESM) e de um Conservatório de Música (CM). No total foram selecionados 24 alunos de acordo com o seu instrumento, e medidos os níveis de pressão sonora em diversas aulas, ao longo de duas semanas com recurso a 8 dosímetros. Foi aplicado um questionário para a análise da perceção dos alunos ao ruído e realizados exames audiométricos para a avaliação auditiva dos alunos. Em geral, os resultados demostraram que os alunos estão expostos a níveis elevados de ruído no decurso das aulas de instrumento e ensaios. Foram obtidos elevados níveis de Lp,A,eqT na bateria, vibrafone, saxofone, trombone, clarinete e trompa. Nas três escolas, verificou-se valores mais baixos de exposição no contrabaixo, nomeadamente nas Aulas Individuais. Os valores de Lp,Cpico ultrapassaram o valor de ação inferior de 135 dB(C) na percussão e saxofone. Nas aulas teóricas os valores obtidos ultrapassaram recomendação de 35 dB(A). No que respeita à perceção dos alunos verificou-se que em geral consideram que a exposição a elevados níveis de pressão sonora não tem efeitos significativos na saúde. Apesar de se ter verificado que todos os alunos avaliados apresentam uma audição normal, tinnitus, hiperacusia, distorção e diplacusia foram identificados por um número significativo de alunos. Os resultados obtidos neste estudo refletem a necessidade de implementação de medidas de prevenção e controlo dos níveis de exposição dos alunos de música com vista a um aumento da sua consciencialização do risco.

Ansiedade na performance: causas e possíveis curas

I - Este relatório pretende descrever o estágio especializado em ensino de música realizado no âmbito do mestrado em Ensino de Música na Escola Superior de Música de Lisboa. Este estágio decorreu no Instituto Gregoriano de Lisboa e no Conservatório de Música, de Dança e de Arte Dramática de Lisboa, duas escolas de ensino oficial especializado. Sendo a primeira pública e a segunda privada, estas escolas apresentam realidades muito diferentes do ponto de vista organizacional e de gestão, que resultam em situações heterogéneas e dependentes de vários factores que serão mencionados ao longo deste relatório. A análise SWOT efectuada para cada uma destas organizações descreve mais objectivamente os factores e variáveis que permitiram construir este relatório. Foram caracterizados três alunos, um de cada curso: preparatório, básico e secundário. A Maria M. é a aluna do 2º ano do curso preparatório, o Pedro R. é aluno de 3º grau do curso básico de instrumento e o Diego M. é aluno de 7º grau. Foram aprofundadas as práticas pedagógicas desenvolvidas com cada um dos alunos e os avanços e metas atingidas por cada um destes alunos. Este estágio resulta numa reflexão sobre a prática pedagógica aplicada e as suas motivações.

Relatório de estágio

I (Prática Pedagógica)- No que se refere à secção da tese dedicada ao estágio, esta pretende desenvolver uma síntese do que se passou ao longo deste ano lectivo. Durante o ano lectivo 2012/2013, tive a oportunidade de assistir a aulas ministradas pela professora Ana Valente. A tese procura focar variados aspectos das aulas a que assisti. De uma forma geral, o relatório do estágio evidencia vários aspectos: metodologias de ensino, questões motivacionais, relação aluno/professor, questões de disciplina, entre outras. No decorrer das aulas, foi possível constatar muitas dessas questões na prática. Tentei registar as actividades desenvolvidas nas aulas relativas a várias questões, nomeadamente questões relacionadas com a prática do instrumento, assim como outras relacionadas com a noção de musicalidade. Como resultado, esta secção apresenta diversos tipos de estratégias de ensino, ilustrando exemplos práticos que efectivamente se passaram nas aulas. É essencialmente, uma secção dedicada à reflexão sobre metodologias de ensino e estudo. A segunda parte desta secção é relativa à análise das gravações das aulas dadas por mim e pretende sobretudo focar-se na crítica pessoal. É uma parte importante do estágio, em que tenho a oportunidade de observar a minha forma pedagógica de lidar com os alunos. Por fim, a terceira parte do relatório refere-se à observação crítica da abordagem da professora tendo por base o meu ponto de vista. Esta parte pretende essencialmente descrever e analisar a forma como a professora dá as aulas. Com base no que disse anteriormente, esta parte do trabalho mostra mais em detalhe as metodologias e estratégias de ensino utilizadas pela professora em questão. De um modo geral, esta secção pretende descrever as três vertentes que mencionei anteriormente (relatório das aulas, análise das gravações, observação crítica ao método pedagógico da professora).

Interactive light and sound table: an EPS@ISEP project

Interactive products are appealing objects in a technology-driven society and the offer in the market is wide and varied. Most of the existing interactive products only provide either light or sound experiences. Therefore, the goal of this project was to develop a product aimed for children combining both features. This project was developed by a team of four thirdyear students with different engineering backgrounds and nationalities during the European Project Semester at ISEP (EPS@ISEP) in 2012. This paper presents the process that led to the development of an interactive sound table that combines nine identical interaction blocks, a control block and a sound block. Each interaction block works independently and is composed of four light emitting diodes (LED) and one infrared (IR) sensor. The control is performed by an Arduino microcontroller and the sound block includes a music shield and a pair of loud speakers. A number of tests were carried out to assess whether the controller, IR sensors, LED, music shield and speakers work together properly and if the ensemble was a viable interactive light and sound device for children.

Iniciação ao violoncelo: estratégias e recursos pedagógicos

Resumo I (Prática Pedagógica) - No mundo actual, repleto de desafios, em que a sociedade exige cada vez mais do cidadão, é importante que os professores, como elementos fundamentais na formação para a cidadania, desenvolvam profissionalmente capacidades e competências que os façam pensar e reflectir sobre esta realidade. Uma orientação pedagógica construtiva, por parte do professor, não só em termos de aprendizagem dos alunos, mas também na construção do seu saber e prática pedagógica, torna-se fundamental. A Prática Pedagógica a que reporta este relatório foi desenvolvida no ano lectivo de 2012/2013 na Escola de Artes do Norte Alentejano (EANA). O mestrando desenvolveu a orientação pedagógica do ensino do violoncelo a três alunos que, conforme o regulamento em vigor do estágio do Mestrado em Ensino da Música, deve ser ministrada a discentes a frequentar níveis diferentes do ensino especializado da música, neste caso, Iniciação, 3º Grau e 5º Grau. Nesta primeira secção do relatório de estágio elabora-se a caracterização da escola e dos alunos, bem como a explanação das práticas educativas desenvolvidas, fornecendo uma descrição e levantamento das actividades adoptadas e das problemáticas que surgiram no decurso do estágio, identificando as opções tomadas para a resolução das mesmas. A partir dos resultados obtidos no estágio e de uma auto-avaliação da prática educativa, elaborou-se uma análise crítica da actividade docente que permitiu identificar aspectos positivos e menos positivos, que possam ser futuramente melhorados.