SleepLab V.2.0: plataforma integrada de teste de algoritmos para classificação não supervisionada do sono

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Conceção e Análise de um Demonstrador para a Monitorização Estrutural

Os sistemas de monitorização de estruturas fornecem diversas vantagens, não só no que diz respeito à durabilidade da obra, ao aumento da segurança e do conhecimento relativamente ao comportamento das estruturas ao longo do tempo, à otimização do aspeto estrutural, bem como aos aspetos económicos do processo de construção e manutenção. A monitorização deve realizar-se durante a fase de construção e/ou de exploração da obra para permitir o registo integral do seu comportamento no meio externo. Deve efetuar-se de forma contínua e automática, executando intervenções de rotina para que se possa detetar precocemente sinais de alterações, respetivamente à segurança, integridade e desempenho funcional. Assim se poderá manter a estrutura dentro de parâmetros aceitáveis de segurança. Assim, na presente dissertação será concebido um demonstrador experimental, para ser estudado em laboratório, no qual será implementado um sistema de monitorização contínuo e automático. Sobre este demonstrador será feita uma análise de diferentes grandezas em medição, tais como: deslocamentos, extensões, temperatura, rotações e acelerações. Com carácter inovador, pretende-se ainda incluir neste modelo em sintonia de medição de coordenadas GNSS com o qual se torna possível medir deslocamentos absolutos. Os resultados experimentais alcançados serão analisados e comparados com modelos numéricos. Conferem-se os resultados experimentais de natureza estática e dinâmica, com os resultados numéricos de dois modelos de elementos finitos: um de barras e outro de casca. Realizaram-se diferentes abordagens tendo em conta as características identificadas por via experimental e calculadas nos modelos numéricos para melhor ajuste e calibração dos modelos numéricos Por fim, recorre-se a algoritmos de processamento e tratamento do respetivo sinal com aplicação de filtros, que revelam melhorar com rigor o sinal, de forma a potenciar as técnicas de fusão multisensor. Pretende-se integrar o sinal GNSS com os demais sensores presentes no sistema de monitorização. As técnicas de fusão multisensor visam melhor o desempenho deste potencial sistema de medição, demonstrando as suas valências no domínio da monitorização estrutural.

Multicore Scheduling of Real-Time Irregular Parallel Algorithms in Linux

Face à estagnação da tecnologia uniprocessador registada na passada década, aos principais fabricantes de microprocessadores encontraram na tecnologia multi-core a resposta `as crescentes necessidades de processamento do mercado. Durante anos, os desenvolvedores de software viram as suas aplicações acompanhar os ganhos de performance conferidos por cada nova geração de processadores sequenciais, mas `a medida que a capacidade de processamento escala em função do número de processadores, a computação sequencial tem de ser decomposta em várias partes concorrentes que possam executar em paralelo, para que possam utilizar as unidades de processamento adicionais e completar mais rapidamente. A programação paralela implica um paradigma completamente distinto da programação sequencial. Ao contrário dos computadores sequenciais tipificados no modelo de Von Neumann, a heterogeneidade de arquiteturas paralelas requer modelos de programação paralela que abstraiam os programadores dos detalhes da arquitectura e simplifiquem o desenvolvimento de aplicações concorrentes. Os modelos de programação paralela mais populares incitam os programadores a identificar instruções concorrentes na sua lógica de programação, e a especificá-las sob a forma de tarefas que possam ser atribuídas a processadores distintos para executarem em simultâneo. Estas tarefas são tipicamente lançadas durante a execução, e atribuídas aos processadores pelo motor de execução subjacente. Como os requisitos de processamento costumam ser variáveis, e não são conhecidos a priori, o mapeamento de tarefas para processadores tem de ser determinado dinamicamente, em resposta a alterações imprevisíveis dos requisitos de execução. `A medida que o volume da computação cresce, torna-se cada vez menos viável garantir as suas restrições temporais em plataformas uniprocessador. Enquanto os sistemas de tempo real se começam a adaptar ao paradigma de computação paralela, há uma crescente aposta em integrar execuções de tempo real com aplicações interativas no mesmo hardware, num mundo em que a tecnologia se torna cada vez mais pequena, leve, ubíqua, e portável. Esta integração requer soluções de escalonamento que simultaneamente garantam os requisitos temporais das tarefas de tempo real e mantenham um nível aceitável de QoS para as restantes execuções. Para tal, torna-se imperativo que as aplicações de tempo real paralelizem, de forma a minimizar os seus tempos de resposta e maximizar a utilização dos recursos de processamento. Isto introduz uma nova dimensão ao problema do escalonamento, que tem de responder de forma correcta a novos requisitos de execução imprevisíveis e rapidamente conjeturar o mapeamento de tarefas que melhor beneficie os critérios de performance do sistema. A técnica de escalonamento baseado em servidores permite reservar uma fração da capacidade de processamento para a execução de tarefas de tempo real, e assegurar que os efeitos de latência na sua execução não afectam as reservas estipuladas para outras execuções. No caso de tarefas escalonadas pelo tempo de execução máximo, ou tarefas com tempos de execução variáveis, torna-se provável que a largura de banda estipulada não seja consumida por completo. Para melhorar a utilização do sistema, os algoritmos de partilha de largura de banda (capacity-sharing) doam a capacidade não utilizada para a execução de outras tarefas, mantendo as garantias de isolamento entre servidores. Com eficiência comprovada em termos de espaço, tempo, e comunicação, o mecanismo de work-stealing tem vindo a ganhar popularidade como metodologia para o escalonamento de tarefas com paralelismo dinâmico e irregular. O algoritmo p-CSWS combina escalonamento baseado em servidores com capacity-sharing e work-stealing para cobrir as necessidades de escalonamento dos sistemas abertos de tempo real. Enquanto o escalonamento em servidores permite partilhar os recursos de processamento sem interferências a nível dos atrasos, uma nova política de work-stealing que opera sobre o mecanismo de capacity-sharing aplica uma exploração de paralelismo que melhora os tempos de resposta das aplicações e melhora a utilização do sistema. Esta tese propõe uma implementação do algoritmo p-CSWS para o Linux. Em concordância com a estrutura modular do escalonador do Linux, ´e definida uma nova classe de escalonamento que visa avaliar a aplicabilidade da heurística p-CSWS em circunstâncias reais. Ultrapassados os obstáculos intrínsecos `a programação da kernel do Linux, os extensos testes experimentais provam que o p-CSWS ´e mais do que um conceito teórico atrativo, e que a exploração heurística de paralelismo proposta pelo algoritmo beneficia os tempos de resposta das aplicações de tempo real, bem como a performance e eficiência da plataforma multiprocessador.

DECOPT - Sistema para auxilio no projeto de sistemas

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

Otimização de secções de aço por chapas soldadas utilizando algoritmos genéticos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Identificação modal e actualização de modelos de elementos finitos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas

Caracterização in situ de rebocos com base em cal e metacaulino aplicados em muretes experimentais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Encaminhamento com múltiplas árvores

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Medições experimentais de ar exalado em ambiente hospitalar no serviço de Nefrologia

As análises ao ar exalado assumem cada vez uma maior importância como meio de diagnóstico não invasivo. O ar exalado encerra informações acerca do estado metabólico de cada pessoa, em particular, acerca das doenças, nutrição e medicação. Cada vez são em maior número os compostos encontrados na respiração humana com ligação a estados fisiológicos. A matriz respiratória, de caráter mais simples que a matriz sanguínea e urinária, é composta por gases inorgânicos, substâncias não voláteis e compostos orgânicos voláteis (VOCs). As concentrações individuais de cada VOC são na gama das partes por milhão (ppm) a partes por trilião (ppt), pelo que a sua deteção exige a utilização de uma técnica analítica com elevada sensibilidade. Este trabalho experimental teve como objetivo principal analisar os compostos orgânicos voláteis em doentes renais. Neste sentido, analisou-se o ar exalado de doentes em hemodiálise, antes e após o tratamento. Realizaram-se, também, análises ao ar exalado de doentes em estádios intermédios da doença renal crónica (DRC3 e DRC4), a fim de verificar a existência de um padrão evolutivo através da análise ao ar exalado. Para tal utilizou-se o BreathSpec®, uma técnica analítica não invasiva e de elevada sensibilidade, cujo princípio físico de funcionamento é a espetrometria de mobilidade iónica acoplada a uma coluna multicapilar (MCC-IMS). Este trabalho foi realizado em colaboração com a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT/UNL), NMT,S.A. e o serviço de Nefrologia do Hospital Garcia de Orta. Futuramente, pretende-se que esta técnica seja utilizada como meio de diagnóstico precoce da doença renal, bem como, nos casos de pacientes em estádio final da doença, avaliar a eficácia da hemodiálise.

Grade of membership (GoM) por algoritmos genéticos

Muitas vezes é necessário trabalhar com variáveis categóricas, porem há um número restrito de análisesque as abordam. Uma boa técnica de segmentação é a grade of membership (GoM), muito utilizada na área médica, em psicologia e em sociologia. Essa metodologia possui uma interpretação interessante baseada em perfis extremos (segmentos) e grau de pertencimento. Porém o modelo possui grande complexidade de estimação dos parâmetros pormáxima verossimilhança. Assim, neste trabalho propõe-se o uso de algoritmos genéticos para diminuir a complexidade e o tempo de cálculo, e aumentar a acurácia. A técnica é nomeada de Genetics Algorithms grade of membership (GA-GoM). Para averiguar a efetividade, o modelo foi primeiramente abordado por simulação – foi executado um experimento fatorial levando em conta o número de segmentos e variáveis trabalhadas. Em seguida, foi abordado um caso prático de segmentação de engajamento em redes sociais. Os resultados são superiores para modelos de maior complexidade. Conclui-se, assim, que é útil a abordagem para grandes bases de dados que contenham dados categóricos.

Sintonização de controladores difusos através de técnicas de optimização não-linear com restrições

A presente dissertação tem como objetivo principal a implementação de uma arquitetura baseada em algoritmos evolutivos para a sintonização dos parâmetros do controlador PID (Proporcional-Integral-Derivativo) difuso, sendo o conceito de desempenho em malha fechada explicitamente tido em conta. A sintonização dos parâmetros do controlador difuso é realizada tendo em conta um problema de otimização com restrições, em que a função de custo a ser minimizada é descrita em termos do desempenho em malha fechada, com a dinâmica do sistema a ser aproximada por um modelo não linear. Como nas metodologias de otimização existentes, a incorporação de mecanismos de adaptação referentes às funções de pertença não é comum, na presente dissertação é tido em conta, para além da usual sintonização dos fatores de escala, a sintonização dos fatores de escala e funções de pertença em simultâneo. Os resultados experimentais realizados num sistema de referência, visam demonstrar os benefícios de incorporar as funções de pertença no processo de otimização em diferido. É também utilizado um método analítico de segunda ordem como referência, por forma a comparar o desempenho de uma abordagem de otimização global contra uma de otimização local. Finalmente é implementada uma abordagem em-linha, usando o método analítico de segunda ordem, na otimização dos fatores de escala e funções de pertença.

Ações farmacológicas do acido tânico. III. Análise em outros modelos experimentais

Estudos de nosso laboratório surgerem que o ácido tânico (AT) exerce diversos efeitos "in vitro" ou "in vivo", podendo ser responsável por várias ações inespecíficas freqüentemente observadas com extratos brutos de plantas medicinais. O presente trabalho amplia estes estudos em outos modelos biológicos. A administração crônica ou aguda, por vida oral (v.o.), de AT em ratos não produziu alterações gástricas ou no processo inflamatório. Em ratos não-diabéticos observou-se modificações variáveis na glicemia de acordo com a metodologia empregada. O AT, cronicamente (v.o.), não interferiu na reprodução de fêmeas, embora constatou-se redução do número de filhotes de machos tratados. O AT (3mg/kg, v.o.) provocou aumento da diurese, porém doses mais elevadas não modificaram o volume urinário. Os testes hematológicos demonstraram que o AT possui efeito anticoagulante "in vitro", sem modificar a fragilidade de hemácias ou na homeastase sanguínea "in vivo". No músculo esquelético, o AT reduziu a resposta contrátil à acetilcolina, enquanto no músculo cardíaco (átrio esquerdo) observou-se efeito inotrópico positivo ou negativo. Estes resultados estendem os estudos anteriores e reforçam a sugestão de que parte significativa dos efeitos inespecíficos observados com extratos brutos de plantas medicinais podem estar relacionados com a presença de taninos nos mesmos.

Resistência á submersão de ácaros (Acari: Ribatida) terrestres de florestas inundáveis e de terra firme na Amazônia central em condições experimentais de laboratório

Espécimens de Rostrozetes foveolatus foram obtidos de duas florestas inundáveis (várzea e igapó) e de duas florestas secundárias (terra firme) da Amazônia Central. As populações foram comparadas para a obtenção da taxa de sobrevivência em experimentos de laboratório nas condições submersas e não submersas. As coletas no igapó foram efetuadas em três períodos de 1992: antes (fevereiro: serapilheira não submersa), no início (abril: serapilheira submersa) e no pico da inundação (julho: serapilheira submersa). No igapó, os animais sobreviveram melhor em condição não submersa, significando que a submersão é um fator de estresse. O mesmo não ocorreu na várzea, indicando que esta população está melhor adaptada ao estresse da submersão. A menor resistência à submersão (27 dias) foi registrada nos animais de uma floresta secundária da terra firme, situada longe do igapó. Na população da terra firme próxima ao igapó, a resistência a submersão foi comparável à registrada para as populações das áreas inundáveis e maior do que a registrada em terra firme longe do igapó. Em experimentos com animais coletados em fevereiro de 1996 (mantidos individualmente em recipientes plásticos), as populações das florestas inundáveis tiveram taxa de sobrevivência significativamente maior em relação aos das florestas não inundáveis. Três situações foram registradas quanto a resistência à submersão: a) a da várzea, com população mais resistente, b) a do igapó, com uma população intermediária e c) a da terra-firme longe do igapó, com uma população menos resistente. Em doze das outras quinze espécies estudadas foi registrada alta resistência às condições de submersão.

Influência do tipo de alimento e da temperatura na evacuação gástrica da piranha caju (Pygocentrus nattereri) em condições experimentais

taxa de evacuação gástrica é uma variável importante para estimar o consumo diário de alimento e portanto a pressão de predação que um piscívoro exerce sobre as presas. Esta taxa pode ser influenciada pela temperatura, tamanho do predador e pelo tipo de alimento. Neste trabalho medimos experimentalmente os efeitos que estas três variáveis exercem sobre a evacuação gástrica de Pygocentrus nattereri, um dos principais piscívoros da Amazônia. Para isso foram utilizadas temperaturas variando de 27° a 31°C e os seguintes itens alimentares: músculo e nadadeira de Semaprochilodus insignis e gafanhoto da espécie Paulinia sp. Estes alimentos compõem a dieta silvestre da piranha. O tamanho da piranha não influenciou na evacuação gástrica. Músculos obtiveram uma taxa de evacuação gástrica de 18,3% h -1, enquanto que nadadeira e gafanhoto obtiveram uma taxa média de 10,7% h -1. O efeito da temperatura foi mais pronunciado quando o item alimentar era músculo do que com nadadeira e insetos.

Ocorrência de Tuthillia cognata Hodkinson, Brown & Burckhardt, 1986(Hemiptera: Homoptera, Psyllidae) em plantios experimentais de camu-camu Myrciaria dubia (H.B.K.) Mc Vaugh em Manaus (Amazonas, Brasil)

O cultivo de camu-camu Myrciaria dubia (H.B.K.) Mc Vaugh tem apresentado inúmeros problemas fitossanitários, dentre os quais, Tuthillia cognata Hodkinson et al. (Hemiptera: Homoptera, Psyllidae), que constantemente é citada como praga secundária. Os objetivos deste estudo foram determinar o nível e a intensidade de infestação (%) por T. cognata e estudar aspectos do ciclo biológico e do comportamento de T. cognata, em plantios experimentais de camu-camu. Foram selecionados, de forma aleatória, 17 e 14 exemplares nos plantios I e II, respectivamente. Para cada uma das variáveis estudadas, foram calculados a média aritmética, o desviopadrão, a variância e a amplitude de variação. Foi verificado um nível de infestação de 82% (plantio I) e 57% (plantio II), uma intensidade de infestação de 94% (plantio I) e 75% (plantio II) e uma média de seis ninfas/folha em cada plantio, o que indica que T. cognata representa uma das pragas-chave dessa cultura. Foram observados adultos de Chrysoperla sp. (Neuroptera: Chrysopidae) e ninfas de Reduviidae (Hemiptera: Heteroptera), que podem atuar como prováveis agentes de controle biológico de T. cognata.