Dynamic equilibrium through reinforcement learning

Reinforcement Learning is an area of Machine Learning that deals with how an agent should take actions in an environment such as to maximize the notion of accumulated reward. This type of learning is inspired by the way humans learn and has led to the creation of various algorithms for reinforcement learning. These algorithms focus on the way in which an agent’s behaviour can be improved, assuming independence as to their surroundings. The current work studies the application of reinforcement learning methods to solve the inverted pendulum problem. The importance of the variability of the environment (factors that are external to the agent) on the execution of reinforcement learning agents is studied by using a model that seeks to obtain equilibrium (stability) through dynamism – a Cart-Pole system or inverted pendulum. We sought to improve the behaviour of the autonomous agents by changing the information passed to them, while maintaining the agent’s internal parameters constant (learning rate, discount factors, decay rate, etc.), instead of the classical approach of tuning the agent’s internal parameters. The influence of changes on the state set and the action set on an agent’s capability to solve the Cart-pole problem was studied. We have studied typical behaviour of reinforcement learning agents applied to the classic BOXES model and a new form of characterizing the environment was proposed using the notion of convergence towards a reference value. We demonstrate the gain in performance of this new method applied to a Q-Learning agent.

Comportamento dinâmico da rede eléctrica da ilha de São Vicente em Cabo Verde: estabilidade de tensão

Neste trabalho é efectuado, não só o diagnóstico em regime permanente, mas também o estudo, simulação e análise do comportamento dinâmico da rede eléctrica da ilha de São Vicente em Cabo Verde. Os estudos de estabilidade transitória desempenham um importante papel, tanto no planeamento como na operação dos sistemas de potência. Tais estudos são realizados, em grande parte, através de simulação digital no domínio do tempo, utilizando integração numérica para resolver as equações não-lineares que modelam a dinâmica do sistema e dependem da existência de registos reais de perturbação (ex: osciloperturbografia). O objectivo do trabalho será também verificar a aplicabilidade dos requisitos técnicos que as unidades geradoras devem ter, no que concerne ao controlo de tensão, estabelecidos na futura regulamentação europeia desenvolvida pela ENTSO-E (European Network Transmission System Operator for Electricity). De entre os requisitos analisou-se a capacidade das máquinas existentes suportarem cavas de tensão decorrentes de curto-circuitos trifásicos simétricos, Fault Ride Through, no ponto de ligação à rede. Identificaram-se para o efeito os factores que influenciam a estabilidade desta rede, em regime perturbado nomeadamente: (i) duração do defeito, (ii) caracterização da carga, com e sem a presença do sistema de controlo de tensão (AVR) em unidades de geração síncronas. Na ausência de registos reais sobre o comportamento do sistema, conclui-se que este é sensível à elasticidade das cargas em particular do tipo potência constante, existindo risco de perda de estabilidade, neste caso, para defeitos superiores a 5ms sem AVR. A existência de AVR nesta rede afigura-se como indispensável para garantir estabilidade de tensão sendo contudo necessário proceder a uma correcta parametrização.

Sistemas de informação: message integration bus

O trabalho apresentado por este documento aborda os problemas que advêm da necessidade de integração de aplicações, desenvolvidas em diferentes instantes no tempo, por diferentes equipas de trabalho, que para enriquecer os processos de negócio necessitam de comunicar entre si. A integração das aplicações tem de ser feita de forma opaca para estas, sendo disponibilizada por uma peça de software genérica, robusta e sem custos para as equipas desenvolvimento, na altura da integração. Esta integração tem de permitir que as aplicações comuniquem utilizando os protocolos que desejarem. Este trabalho propõe um middleware orientado a mensagens como solução para o problema identificado. A solução apresentada por este trabalho disponibiliza a comunicação entre aplicações que utilizam diferentes protocolos, permite ainda o desacoplamento temporal, espacial e de sincronismo na comunicação das aplicações. A implementação da solução tem base num sistema publish/subscribe orientado ao conteúdo e tem de lidar com as maiores exigências computacionais que este tipo de sistema acarta, sendo que a utilização deste se justifica com o enriquecimento da semântica de subscrição de eventos. Esta implementação utiliza uma arquitectura semi-distribuída, com o objectivo de aumentar a escalabilidade do sistema. A utilização da arquitectura semi-distribuída implica que a implementação da solução tem de lidar com o encaminhamento de eventos e divulgação das subscrições, pelos vários servidores de eventos. A implementação da solução disponibiliza garantias de persistência, processamento transaccional e tolerância a falhas, assim como transformação de eventos entre os diversos protocolos. A extensibilidade da solução é conseguida à custa de um sistema de pluggins que permite a adição de suporte a novos protocolos de comunicação. Os protocolos suportados pela implementação final do trabalho são RestMS e TCP.

A energia das ondas e o seu aproveitamento

As crises energéticas surgidas no decorrer do último século, incluindo a crise do petróleo, obrigaram o Homem a procurar cada vez mais fontes de energia alternativas e preferencialmente inesgotáveis. Desta situação, resultou uma forte aposta na exploração das fontes de energias renováveis, que são uma das principais alternativas para responder a um aumento de procura, e também, face às exigências de consumos actuais, beneficiando de ao se apostar numa energia limpa e renovável existir uma forte redução nos impactes ambientais que outras fontes de energia não apresentam. O aproveitamento dos recursos provenientes de fontes de energia renováveis para a produção de energia já existe há vários anos, e, em alguns casos, atingiram já um estado de maturidade considerável, como é caso da energia eólica. Em comparação, o mesmo já não acontece com a energia das ondas. Embora o oceano apresente um recurso com enorme potencial para ser explorado, incluindo as ondas e correntes oceânicas, os dispositivos tecnológicos necessários para a exploração deste recurso encontram-se maioritariamente ainda em fase experimental, havendo casos pontuais que atingiram a fase pré-comercial. Assim, não existe até à data um dispositivo padrão para a exploração da energia das ondas em grande escala, contrariamente ao que acontece com a energia eólica. Para esta situação, contribuiu o elevado número de dispositivos patenteados para a exploração da energia das ondas, nenhum deles com vantagens significativas relativamente a outros, e também, devido ao facto de a exploração deste tipo de energia não poder ser feito de igual modo na costa ou a muitos quilómetros dela. Na presente dissertação são apresentados alguns dos principais dispositivos existentes para a extracção de energia proveniente das ondas oceânicas, com especial atenção para os dispositivos de coluna de água oscilante.

Receptor MIMO em FPGA baseado no esquema de Alamouti

A oferta de serviços baseados em comunicações sem fios tem vindo a crescer exponencialmente na última década. Cada vez mais são exigidas maiores taxas de transmissão assim como uma melhor QoS, sem comprometer a potência de transmissão ou argura de banda disponível. A tecnologia MIMO consegue oferecer um aumento da capacidade destes sistemas sem requerer aumento da largura de banda ou da potência transmitida. O trabalho desenvolvido nesta dissertação consistiu no estudo dos sistemas MIMO, caracterizados pela utilização de múltiplas antenas para transmitir e receber a informação. Com um sistema deste tipo consegue-se obter um ganho de diversidade espacial utilizando códigos espaço-temporais, que exploram simultaneamente o domínio espacial e o domínio do tempo. Nesta dissertação é dado especial ênfase à codificação por blocos no espaço-tempo de Alamouti, a qual será implementada em FPGA, nomeadamente a parte de recepção. Esta implementação é efectuada para uma configuração de antenas 2x1, utilizando vírgula flutuante e para três tipos de modulação: BPSK, QPSK e 16-QAM. Por fim será analisada a relação entre a precisão alcançada na representação numérica dos resultados e os recursos consumidos pela FPGA. Com a arquitectura adoptada conseguem se obter taxas de transferência na ordem dos 29,141 Msimb/s (sem pipelines) a 262,674 Msimb/s (com pipelines), para a modulação BPSK.

Estimativa do recurso associado a um parque eólico e solução ótima de integração do parque numa rede elétrica do sudeste brasileiro

Um dos objetivos da presente dissertação consiste em estimar o recurso eólico num determinado local com base em dados de velocidade e direção de vento de outro local. Para esta estimativa, é utilizado um método que faz a extrapolação dos dados de vento do local onde as medições de velocidade e direção de vento foram realizadas para o local onde se quer estimar o recurso eólico, permitindo assim fazer uma avaliação da potência disponível que se pode obter para uma dada configuração de turbinas eólicas e tendo em consideração fatores topográficos tais como a rugosidade, orografia da superfície e também obstáculos em redor. Este método foi aplicado usando a ferramenta computacional, Wind Atlas Analysis and Aplication Program (WAsP), de modo a avaliar a potência média de um parque eólico na região de Osório, Brasil. O outro objetivo desta dissertação consiste no estudo e definição da melhor ligação do referido parque eólico à rede elétrica local. Para o efeito e após modelização da rede elétrica foram identificados os reforços de rede necessários na zona que irá receber a nova potência do parque eólico. No estudo em causa foram avaliadas quatro alternativas de ligação do parque eólico à rede. A escolha da melhor alternativa de ligação foi efetuada tendo por base uma análise de relação entre benefício de perdas da rede e custos de reforço da rede local.

O uso das TIC em salas de aula inclusivas : atitudes e práticas de professores do 1º ciclo

Numa escola para todos, o grande desafio, passa pela qualidade educativa, sendo necessária uma adaptação do ensino às características pessoais dos alunos, num ambiente o menos restritivo possível. Uma abordagem inclusiva do aluno com NEE assenta em soluções exequíveis, emergindo, entre outras a utilização de estratégias diversificadas e a rentabilização de recursos disponíveis, como práticas de diferenciação pedagógica positiva. Neste sentido, o problema central deste estudo prende-se com o tipo de uso que fazem das TIC os professores e alunos de salas de aula do 1º CEB, quando nessas salas de aula existem alunos com NEE que necessitam das tecnologias para aprender e para comunicar. Assim, o estudo visa conhecer as concepções e práticas dos professores do 1º CEB sobre o uso das TIC em salas de aula inclusivas, procurando saber: i) as percepções dos professores sobre as necessidades educativas especiais dos alunos em turmas inclusivas e as suas expectativas relativamente às aprendizagens destes alunos; ii) o papel atribuído pelos professores às TIC no processo de aprendizagem dos alunos em geral e dos alunos NEE em particular; assim como identificar: iii) o uso das TIC que os professores planeiam e desenvolvem efectivamente em sala de aula com a turma e, em particular com os alunos com NEE. O trabalho desenvolveu-se através de um estudo de caso de uma escola do 1º CEB, centrando-se em oito professores, responsáveis por turmas inclusivas. Como processo de recolha de dados utilizámos as técnicas da entrevista e da observação directa naturalista em sala de aula. Concluímos que os professores aceitam a inclusão, por razões diversas, mas sobretudo por a considerarem benéfica para o aluno com NEE. Consideram que os alunos com NEE têm necessidade de um bom clima sócio-emocional na sala de aula e assumem a necessidade de adequar actividades diferenciadas ao perfil de funcionalidade desses alunos, evidenciando a preocupação de fazer aprender estes alunos no sentido de os tornarem competentes. Quanto à abordagem curricular para os alunos com NEE, os professores revelam atenção à evolução dos alunos e diferenciam o currículo de forma a corresponder às suas necessidades. As inquietações dos professores vão, em parte, para factores de ordem estrutural e/ou ambiental, exteriores ao aluno, manifestando preocupações ligadas à falta de recursos humanos e materiais. A articulação com o professor de Educação Especial pressupõe uma díade cooperativa, que ao regular o percurso do aluno com NEE, promove também uma educação inclusiva. Quanto ao papel atribuído às TIC os professores, recorrem ao seu uso quando sentem necessidade de motivar os alunos, pois as mesmas permitem a obtenção de resultados mais positivos na aprendizagem, adaptando-se às exigências dos alunos em geral, assim como à especificidade dos alunos com NEE. Quanto à prática no uso das TIC, em dinâmicas de ensino e de aprendizagem, foi possível observar, que o recurso a equipamentos e programas adequados às necessidades dos alunos com NEE, não apenas promove a motivação e a aprendizagem destes alunos, como ajuda o professor a assegurar um clima de estabilidade e trabalho na sala de aula inclusiva.

Revestimento vinílico em pavimentos: características, execução e patologia

O desenvolvimento industrial, tecnológico e económico, conduziu ao aparecimento de soluções construtivas e de revestimentos disponíveis no mercado da construção, cada vez mais eficientes e economicamente vantajosas. Uma dessas soluções é o revestimento vinílico em pavimentos, utilizado a nível mundial principalmente em escritórios, hospitais e escolas. A sua resistência ao tráfego pedonal e facilidade de aplicação e manutenção fazem dele um revestimento de eleição. No entanto esta aparente versatilidade acaba por colocar dificuldades aos profissionais do projecto, da construção e da reabilitação de edifícios, em particular na escolha das melhores soluções para cada tipo de utilização. É pois importante que estes profissionais disponham de orientações práticas para que façam as suas escolhas de um modo objectivo. O presente trabalho propõe o desenvolvimento de uma análise aprofundada deste tipo de material, onde são abordadas as suas exigências funcionais, modo de aplicação e patologia associada, tentando evitar-se deste modo a ocorrência de eventuais erros sistemáticos e recorrentes.

Caracterização experimental e numérica da permeabilidade ao ar da envolvente e do sistema de ventilação de um edifício "Gaioleiro"

Os edifícios do tipo “Gaioleiro”, em continuidade com os edifícios do tipo Pombalino, são um conjunto arquitectónico e cultural de elevada importância, expressivo na cidade de Lisboa, sendo fundamental a sua conservação e reabilitação para responder a algumas das actuais preocupações relacionadas com a segurança (funcional, estrutural e construtiva), eficiência energética e valorização deste edificado. A conservação de energia e actual regulamentação de eficiência energética nos edifícios de habitação, baseada nos princípios da Directiva Europeia relativa ao Desempenho Energético de Edifícios 2002/91/EC (EPBD - Energy Performance of Buildings Directives), aplicam-se a edifícios novos e a grandes reabilitações. Contudo, a conservação de energia é uma preocupação transversal (ambiental, económica e social) e nas últimas décadas tem sido objecto de investigação. No entanto, a caracterização experimental de sistemas de ventilação e a sua influência no desempenho térmico de edifícios é escassa, não se conhecendo trabalhos em edifícios “Gaioleiros”. Para a correcta avaliação da eficiência energética das soluções de reabilitação a implementar nestes edifícios é essencial o estudo do seu sistema de ventilação natural. A presente dissertação pretende caracterizar experimentalmente o sistema de ventilação de um edifício “Gaioleiro” através de ensaios de pressurização e de gás traçador. Os ensaios de pressurização destinam-se a avaliar a permeabilidade ao ar das componentes que integram a envolvente, e assim, suportar a estimativa da taxa de infiltrações de ar. Os ensaios com gases traçadores destinam-se a medir a taxa média de renovação de ar, tendo sido, neste trabalho, avaliadas as taxas de renovação de ar para a condição actual, para uma condição de melhoria da permeabilidade ao arda envolvente e para a condição de também ser aplicado um exaustor na chaminé. Esta avaliação experimental permitiu suportar o desenvolvimento e validação do modelo numérico de simulação da ventilação. Com este modelo validado são estimadas as taxas médias de ventilação e são estudadas oportunidades de melhoria de acordo com as exigências de qualidade do ar interior e de eficiência energética, como contributo para uma construção (reabilitação) sustentável. Do trabalho experimental foi evidenciado que se for exclusivamente melhorada a permeabilidade do ar da envolvente existe um elevado risco da taxa de ventilação ser insuficiente, apesar de no Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE) serem previstas taxas de renovação mais elevadas para essa nova situação. Conclui-se que a caixilharia é o elemento que mais contribui para a permeabilidade ao ar da envolvente (60%). A permeabilidade ao ar deste edifício é muito elevada, sendo possível melhorar substancialmente (reduzir em 50% as necessidades nominais anuais de energia útil para aquecimento) através de intervenções ao nível das janelas e das gralhas de admissão de ar.

Revestimentos descontínuos de coberturas: análise da normalização europeia aplicável

Esta dissertação tem como principais objectivos analisar a conformidade das características de revestimentos descontínuos de coberturas produzidos ou comercializados em Portugal com as exigências preconizadas nas normas europeias aplicáveis. Contudo, e tendo em conta a diversidade do tema, o presente estudo centralizou-se em três tipos de revestimentos descontínuos: fibrocimento, metais e plásticos. Optou-se por uma abordagem teórica complementada por uma campanha experimental. No caso da primeira, serão descritas as características de uma cobertura inclinada e alguns dos principais tipos de revestimentos descontínuos existentes. No que concerne à campanha experimental, para além da pesquisa efectuada ao nível do mercado nacional e dos contactos desenvolvidos para a recolha de amostras, realizaram-se ensaios de natureza geométrica de todas as amostras recolhidas. Em suma, a presente dissertação foi validada através de uma campanha experimental simples, que consistiu na análise do cumprimento das exigências das normas europeias aplicáveis aos produtos ensaiados, resultando numa avaliação crítica aos valores obtidos.

Nutrição materna e duração da amamentação em uma coorte de nascimento de Pelotas, RS

OBJETIVO: Os efeitos da situação nutricional materna sobre a duração da amamentação são inconsistentes na literatura. O estudo realizado objetivou investigar esses efeitos em uma coorte de nascimentos hospitalares. MÉTODOS: Foram estudadas 977 mulheres que tiveram filhos no ano de 1993, em Pelotas (representando 20% dos nascimentos ocorridos nesse ano). Os efeitos da situação nutricional materna e de variáveis socioeconômicas e demográficas sobre a prevalência de amamentação aos seis meses de idade e sobre a duração da amamentação foram analisados pela regressão logística e de Cox, respectivamente. RESULTADOS: A análise multivariada mostrou que a prevalência de amamentação foi mais alta entre mulheres que iniciaram a gestação com 49 kg ou mais (RO = 1,31; IC95% 1,04 - 1,64), e a associação com altura materna foi no limiar da significância (p=0,06). A regressão de Cox mostrou um efeito protetor, no limiar da significância, do maior peso pré-gestacional sobre o desmame (RR = 0,91; IC95% 0,82 -- 1,01). Não houve diferença na duração da amamentação quanto à altura materna. O ganho de peso gestacional não mostrou associação com prevalência ou duração da amamentação. Idade materna, paridade, hábito de tabagismo e idade gestacional estiveram associadas significativamente com a amamentação em ambas as análises. Renda familiar mostrou associação com a prevalência de amamentação aos seis meses e o peso ao nascer com a duração da amamentação. CONCLUSÕES: Peso pré-gestacional foi um melhor preditor para duração da amamentação do que o ganho de peso gestacional.

Ensaios acústicos de edifícios

As mais diversas actividades humanas ocorrentes na periferia dos edifícios, principalmente nos grandes centros urbanos, e no interior dos próprios edifícios, originam níveis de intensidade sonora que podem ser fontes de elevado incómodo para os seus habitantes. A escolha de soluções construtivas adequadas que visem atenuar os efeitos destas fontes de radiação sonora torna-se desta forma importante para garantir a qualidade habitacional. Com vista à obtenção das exigências de conforto acústico o regulamento dos requisitos acústicos em edifícios estipula um conjunto de parâmetros de desempenho acústico que os elementos constituintes dos edifícios estão obrigados a cumprir. A avaliação destes parâmetros faz-se recorrendo à realização de ensaios acústicos, medições estas que se regem pelas normas da série ISO 140 e da série ISO 717. No presente trabalho descreveu-se resumidamente todas as especificações e procedimentos essenciais que as referidas normas de medição de isolamento sonoro definem. Foi ainda efectuada a avaliação in situ do isolamento a sons aéreos de dois elementos que separam compartimentos de diferentes fogos, de quatro elementos de fachada assim como o isolamento a sons de percussão de um pavimento pertencente a um edifício multifamiliar com uso unicamente habitacional, que serviu como caso de estudo. Posteriormente e através da análise objectiva dos resultados dos ensaios efectuou-se a verificação da conformidade dos índices de isolamento sonoro obtidos com os requisitos regulamentares.

Optimização de redes ópticas de distribuição de serviços

O aumento da utilização e da oferta de tipos de serviços nas redes de acesso conduziram à necessidade de encontrar uma solução capaz de responder às exigências da sociedade de informação, em particular dos utilizadores, sendo o consequente aumento de largura de banda a medida mais tomada pelos operadores de telecomunicações. Perante este cenário é inevitável a migração das redes de acesso de cobre para redes de acesso em fibra óptica de elevada disponibilidade. Esta dissertação propõe-se realizar um estudo sobre o projecto e a optimização das redes ópticas de distribuição de serviços urbanos e exemplificar esse tema através da implementação de um caso de estudo. Para tal, numa primeira fase, foi realizado o estudo das várias redes de acesso existentes no mercado, DSL, cabo, Ethernet, etc., bem como a sua evolução para redes PON e a migração de serviços. Numa segunda etapa procedeu-se à aplicação dos conceitos, anteriormente analisados, através da implementação prática do projecto numa rede urbana em fibra óptica, no município da Amadora, com recurso à tecnologia actual. A implementação do caso de estudo foi útil para melhorar a largura de banda existente, o tipo de acesso e a quantidade de serviços de rede disponibilizados, bem como a redução de custos com as comunicações de voz e dados.

Caracterização da actividade de gestão de projecto na área de promoção imobiliária em Portugal

Os últimos anos colocaram o mercado imobiliário na ordem do dia, com modificações sucessivas nos equilíbrios entre a oferta e a procura, suscitadas pelas alterações nas economias mundiais. Portugal acompanhou todas essas oscilações com o consequente reflexo no mercado imobiliário. Paralelamente foram produzidas alterações legislativas, que permitiram normalizar e estabelecer critérios bem definidos ao nível das garantias dos produtos imobiliários, bem como na adequação a exigências de qualidade e conforto. A Gestão de Empreendimentos Imobiliários necessitou de responder a estes novos desafios adequando-se a um conjunto de alterações que têm reflexos nos custos de produção, num ambiente competitivo, tornando-se numa actividade exigente e sofisticada, onde a prática intuitiva e pouco organizada deixou de garantir o sucesso dos projectos e a utilização de actuais técnicas de Gestão de Projectos é cada vez mais uma necessidade. Este trabalho pretende caracterizar a utilização das metodologias de Gestão de Projecto empregues pelos promotores imobiliários em Portugal durante o ciclo de vida dos seus empreendimentos. Efectua uma abordagem através de um inquérito, junto de uma amostra de promotores imobiliários, maioritariamente actuantes no sector habitacional, onde se procura a resposta aos diferentes graus de investimento que estes efectuam na preparação, planeamento e controlo de execução dos seus projectos. As respostas ao inquérito permitem obter um quadro muito rico sobre esta realidade e conduzem a um conjunto de reflexões sobre os modos de abordagem às diferentes fases do Projectos imobiliários.

Soldadura a frio de revestimentos vinílicos para pavimentos

As preocupações ambientais com o aproveitamento ou a reciclagem depois da vida útil de um material, o benefício que a utilização desse material pode trazer ao mundo, a forma como o produto é obtido, são assuntos em geral importantes nos dias que correm. No caso especifico desta tese, o material mais falado será o vinílico, servindo de mote para apresentar uma solução alternativa de soldadura de juntas para pavimentos vinílicos. Preocupações com as exigências e classificações funcionais, bases de assentamento, camadas de regularização/primários e colas serão também destacadas, até porque sem a boa execução/conjugação de todas as partes dificilmente obteríamos um bom pavimento. Cada vez mais, soluções alternativas para situações correntes são procuradas, quer por construtores quer por projectistas, tendo em vista o melhoramento não só dos trabalhos a realizar mas também o aspecto visual dos mesmos quando concluídos. Constitui objectivo essencial da presente tese provar que uma solução praticamente desconhecida no nosso país como é o caso da soldadura a frio, num pavimento vinílico, é tão boa ou melhor que a solução tradicional de soldadura a quente, onde o cordão de soldadura é visível. Países como a França ou a Alemanha, já utilizam há alguns anos esta solução, não só porque permite aos arquitectos projectar chãos em vinílico mais elaborados não sendo visível qualquer tipo de descontinuidade/junta, mas também porque em termos de execução e utilização permite uma maior rapidez.