Soil erosion mitigation following forest wildfires

This study aims to measure the effectiveness of four post-fire emergency techniques for reducing overland flow and soil erosion on the central-Portugal typical forest. The selection and development of these techniques was based on the review of the scientific background, but specially after checking throughout field rainfall simulation experiments which factors were the key for runoff and soil erosion on the specific case of high repellent soils. The forest residue mulch, a new treatment never tested before, was highly effective in reducing runoff and soil erosion in recently burnt eucalypt forest. The logging slash mulch had no obvious effect, but it was attributed to the small amounts of runoff and sediments that the untreated plots produced due to the extensive needle cast following a low severity fire. The hydromulch, a mixture of water, organic fibres, seeds, nutrients and a surfactant used in cutted slopes rehabilitation was also highly successful and was specially indicated for especially sensible areas. The utilization of polyacrylamides, a chemical agent with good performance in agricultural erosion, was not successful in post-fire runoff and soil erosion control, once that did not alter the most important key factor for soil erosion: the ground cover. The development of a new fibre optic turbidity sensor was a successful development on the soil erosion determination methodology, and its patent is being processed in the mean time.

Nanosensor for assessing the risk of a cardiovascular disease

The incidence of cardiovascular diseases (CVD) has been increasing according to the European and global statistics. Thus, the development of new analytical devices, such as biosensors for assessing the risk of CVD could become a valuable approach for the improvement of healthcare service. In latest years, the nanotechnology has provided new materials with improved electronic properties which have an important contribution in the transduction mechanism of biosensors. Thus, in this thesis, biosensors based on field effect transistors with single-walled carbon nanotubes (NTFET) were developed for the detection of C-reactive protein (CRP) in clinical samples, that is, blood serum and saliva from a group of control patients and a group of CVD risk patients. CRP is an acute-phase protein, which is commonly known as the best validated biomarker for the assessment of CVD, the single-walled carbon nanotubes (SWCNT) were applied as transduction components, and the immunoreaction (interaction between the CRP antigen and the antibodies specific to CRP) was used as the mechanism of molecular recognition for the label-free detection of CRP. After the microfabrication of field effect transistors (FET), the screening of the most important variables for the dispersion of SWCNT, the assemblage of NTFET, and their application on standard solutions of CRP, it was found that NTFET respond accurately to CRP both in saliva and in serum samples, since similar CRP levels were found with the NTFET and the traditional methodology (ELISA technique). On the other hand, a strong correlation between salivary and serum CRP was found with NTFET, which means that saliva could be used, based on non-invasive sampling, as an alternative fluid to blood serum. It was also shown that NTFET could discriminate control patients from CVD risk patients, allowing the determination of a cut-off value for salivary CRP of 1900 ng L-1, which corresponds to the well established cut-off of 3 mg L-1 for CRP in serum, constituting an important finding for the possible establishment of a new range of CRP levels based on saliva. According to the data provided from the volunteer patients regarding their lipoprotein profile and lifestyle factors, it was concluded that the control and the CVD risk patients could be separated taking into account the various risk factors established in literature as strong contributors for developing a CVD, such as triglycerides, serum CRP, total cholesterol, LDL cholesterol, body mass index, Framingham risk score, hypertension, dyslipidemia, and diabetes mellitus. Thus, this work could provide an additional contribution to the understanding of the association of biomarkers levels in serum and saliva samples, and above all, cost-effective, rapid, label-free, and disposable NTFET were developed, based on a noninvasive sampling, for the assessment of CVD risk, thus constituting a potential point-of-care technology.

Road traffic information platform for energy and emissions savings

Apesar das recentes inova����es tecnol��gicas, o setor dos transportes continua a exercer impactes significativos sobre a economia e o ambiente. Com efeito, o sucesso na redu����o das emiss��es neste setor tem sido inferior ao desej��vel. Isto deve-se a diferentes fatores como a dispers��o urbana e a exist��ncia de diversos obst��culos �� penetra����o no mercado de tecnologias mais limpas. Consequentemente, a estrat��gia ���Europa 2020��� evidencia a necessidade de melhorar a efici��ncia no uso das atuais infraestruturas rodovi��rias. Neste contexto, surge como principal objetivo deste trabalho, a melhoria da compreens��o de como uma escolha de rota adequada pode contribuir para a redu����o de emiss��es sob diferentes circunst��ncias espaciais e temporais. Simultaneamente, pretende-se avaliar diferentes estrat��gias de gest��o de tr��fego, nomeadamente o seu potencial ao n��vel do desempenho e da efici��ncia energ��tica e ambiental. A integra����o de m��todos emp��ricos e anal��ticos para avalia����o do impacto de diferentes estrat��gias de otimiza����o de tr��fego nas emiss��es de CO2 e de poluentes locais constitui uma das principais contribui����es deste trabalho. Esta tese divide-se em duas componentes principais. A primeira, predominantemente emp��rica, baseou-se na utiliza����o de ve��culos equipados com um dispositivo GPS data logger para recolha de dados de din��mica de circula����o necess��rios ao c��lculo de emiss��es. Foram percorridos aproximadamente 13200 km em v��rias rotas com escalas e caracter��sticas distintas: ��rea urbana (Aveiro), ��rea metropolitana (Hampton Roads, VA) e um corredor interurbano (Porto-Aveiro). A segunda parte, predominantemente anal��tica, baseou-se na aplica����o de uma plataforma integrada de simula����o de tr��fego e emiss��es. Com base nesta plataforma, foram desenvolvidas fun����es de desempenho associadas a v��rios segmentos das redes estudadas, que por sua vez foram aplicadas em modelos de aloca����o de tr��fego. Os resultados de ambas as perspetivas demonstraram que o consumo de combust��vel e emiss��es podem ser significativamente minimizados atrav��s de escolhas apropriadas de rota e sistemas avan��ados de gest��o de tr��fego. Empiricamente demonstrou-se que a seleção de uma rota adequada pode contribuir para uma redu����o significativa de emiss��es. Foram identificadas redu����es potenciais de emiss��es de CO2 at�� 25% e de poluentes locais at�� 60%. Atrav��s da aplica����o de modelos de tr��fego demonstrou-se que �� poss��vel reduzir significativamente os custos ambientais relacionados com o tr��fego (at�� 30%), atrav��s da altera����o da distribui����o dos fluxos ao longo de um corredor com quatro rotas alternativas. Contudo, apesar dos resultados positivos relativamente ao potencial para a redu����o de emiss��es com base em sele����es de rotas adequadas, foram identificadas algumas situa����es de compromisso e/ou condicionantes que devem ser consideradas em futuros sistemas de eco navega����o. Entre essas condicionantes importa salientar que: i) a minimiza����o de diferentes poluentes pode implicar diferentes estrat��gias de navega����o, ii) a minimiza����o da emiss��o de poluentes, frequentemente envolve a escolha de rotas urbanas (em ��reas densamente povoadas), iii) para n��veis mais elevados de penetra����o de dispositivos de eco-navega����o, os impactos ambientais em todo o sistema podem ser maiores do que se os condutores fossem orientados por dispositivos tradicionais focados na minimiza����o do tempo de viagem. Com este trabalho demonstrou-se que as estrat��gias de gest��o de tr��fego com o intuito da minimiza����o das emiss��es de CO2 s��o compat��veis com a minimiza����o do tempo de viagem. Por outro lado, a minimiza����o de poluentes locais pode levar a um aumento consider��vel do tempo de viagem. No entanto, dada a tend��ncia de redu����o nos fatores de emiss��o dos poluentes locais, �� expect��vel que estes objetivos contradit��rios tendam a ser minimizados a m��dio prazo. Afigura-se um elevado potencial de aplica����o da metodologia desenvolvida, seja atrav��s da utiliza����o de dispositivos m��veis, sistemas de comunica����o entre infraestruturas e ve��culos e outros sistemas avan��ados de gest��o de tr��fego.

Navigation in dynamic environments taking advantage of moving agents

Esta tese prop��e uma forma diferente de navega����o de rob��s em ambientes din��micos, onde o rob�� tira partido do movimento de pedestres, com o objetivo de melhorar as suas capacidades de navega����o. A ideia principal �� que, ao inv��s de tratar as pessoas como obst��culos din��micos que devem ser evitados, elas devem ser tratadas como agentes especiais com conhecimento avan��ado em navega����o em ambientes din��micos. Para se beneficiar do movimento de pedestres, este trabalho prop��e que um rob�� os selecione e siga, de modo que possa mover-se por caminhos ��timos, desviar-se de obst��culos n��o detetados, melhorar a navega����o em ambientes densamente populados e aumentar a sua aceita����o por outros humanos. Para atingir estes objetivos, novos m��todos s��o desenvolvidos na ��rea da seleção de l��deres, onde duas t��cnicas s��o exploradas. A primeira usa m��todos de previs��o de movimento, enquanto a segunda usa t��cnicas de aprendizagem por m��quina, para avaliar a qualidade de candidatos a l��der, onde o treino �� feito com exemplos reais. Os m��todos de seleção de l��der s��o integrados com algoritmos de planeamento de movimento e experi��ncias s��o realizadas para validar as t��cnicas propostas.

Metal-organic frameworks based on phosphonate linkers

During the last few decades, Metal-Organic Frameworks (MOFs), also known as Coordination Polymers, have attracted worldwide research attentions due to their incremented fascinating architectures and unique properties. These multidimensional materials have been potential applications in distinct areas: gas storage and separation, ion exchange, catalysis, magnetism, in optical sensors, among several others. The MOF research group at the University of Aveiro has prepared MOFs from the combination of phosphonate organic primary building units (PBUs) with, mainly, lanthanides. This thesis documents the last findings in this area involving the synthesis of multidimensional MOFs based on four di- or tripodal phosphonates ligands. The organic PBUs were designed and prepared by selecting and optimizing the best reaction conditions and synthetic routes. The self-assembly between phosphonate PBUs and rare-earths cations led to the formation of several 1D, 2D and 3D families of isotypical MOFs. The preparation of these materials was achieved by using distinct synthetic approaches: hydro(solvo)thermal, microwave- and ultrasound-assisted, one-pot and ionothermal synthesis. The selection of the organic PBUs showed to have an important role in the final architectures: while flexible phosphonate ligands afforded 1D, 2D and dense 3D structures, a large and rigid organic PBU isolated a porous 3D MOF. The crystal structure of these materials was successfully unveiled by powder or single-crystal X-ray diffraction. All multidimensional MOFs were characterized by standard solid-state techniques (FT-IR, electron microscopy (SEM and EDS), solid-state NMR, elemental and thermogravimetric analysis). Some MOF materials exhibited remarkable thermal stability and robustness up to ca. 400 ��C. The intrinsic properties of some MOFs were investigated. Photoluminescence studies revealed that the selected organic PBUs are suitable sensitizers of Tb3+ leading to the isolation of intense green-emitting materials. The suppression of the O���H quenchers by deuteration or dehydration processes improves substantially the photoluminescence of the optically-active Eu3+-based materials. Some MOF materials exhibited high heterogeneous catalytic activity and excellent regioselectivity in the ring-opening reaction of styrene oxide (PhEtO) with methanol (100% conversion of PhEtO at 55 ��C for 30 min). The porous MOF material was employed in gas separation processes. This compound showed the ability to separate propane over propylene. The ionexchanged form of this material (containing K+ cations into its network) exhibited higher affinity for CO2 being capable to separate acetylene over this environment non-friendly gas.

Cin��tica da transfer��ncia de calor em materiais com mudan��a de fase

�� extensa a bibliografia dedicada a potenciais aplica����es de materiais com mudan��a de fase na regula����o t��rmica e no armazenamento de calor ou de frio. No entanto, a baixa condutividade t��rmica imp��e limita����es numa grande diversidade de aplica����es com exig��ncias cr��ticas em termos de tempo de resposta curto ou com requisitos de elevada pot��ncia em ciclos de carga/descarga de calor latente. Foram desenvolvidos c��digos num��ricos no sentido de obter solu����es precisas para descrever a cin��tica da transfer��ncia de calor com mudan��a de fase, com base em geometrias representativas, i.e. planar e esf��rica. Foram igualmente propostas solu����es aproximadas, sendo identificados correspondentes crit��rios de valida����o em fun����o das propriedades dos materiais de mudan��a de fase e de outros par��metros relevantes tais como as escalas de tamanho e de tempo, etc. As referidas solu����es permitiram identificar com rigor os fatores determinantes daquelas limita����es, quantificar os correspondentes efeitos e estabelecer crit��rios de qualidade adequados para diferentes tipologias de potenciais aplica����es. Os referidos crit��rios foram sistematizados de acordo com metodologias de seleção propostas por Ashby e co-autores, tendo em vista o melhor desempenho dos materiais em aplica����es representativas, designadamente com requisitos ao n��vel de densidade energ��tica, tempo de resposta, pot��ncia de carga/descarga e gama de temperaturas de opera����o. Nesta sistematiza����o foram inclu��dos alguns dos comp��sitos desenvolvidos durante o presente trabalho. A avalia����o das limita����es acima mencionadas deu origem ao desenvolvimento de materiais comp��sitos para acumula����o de calor ou frio, com acentuada melhoria de resposta t��rmica, mediante incorpora����o de uma fase com condutividade t��rmica muito superior �� da matriz. Para este efeito, foram desenvolvidos modelos para otimizar a distribui����o espacial da fase condutora, de modo a superar os limites de percola����o previstos por modelos cl��ssicos de condu����o em comp��sitos com distribui����o aleat��ria, visando melhorias de desempenho t��rmico com reduzidas fra����es de fase condutora e garantindo que a densidade energ��tica n��o �� significativamente afetada. Os modelos elaborados correspondem a comp��sitos de tipo core-shell, baseados em microestruturas celulares da fase de elevada condutividade t��rmica, impregnadas com o material de mudan��a de fase propriamente dito. Al��m de visarem a minimiza����o da fra����o de fase condutora e correspondentes custos, os modelos de comp��sitos propostos tiveram em conta a adequa����o a m��todos de processamento vers��teis, reprodut��veis, preferencialmente com base na emulsifica����o de l��quidos org��nicos em suspens��es aquosas ou outros processos de reduzidas complexidade e com base em materiais de baixo custo (material de mudan��a de fase e fase condutora). O design da distribui����o microestrutural tamb��m considerou a possibilidade de orienta����o preferencial de fases condutoras com elevada anisotropia (p.e. grafite), mediante auto-organiza����o. Outros est��gios do projeto foram subordinados a esses objetivos de desenvolvimento de comp��sitos com resposta t��rmica otimizada, em conformidade com previs��es dos modelos de comp��sitos de tipo core-shell, acima mencionadas. Neste enquadramento, foram preparados 3 tipos de comp��sitos com organiza����o celular da fase condutora, com as seguintes caracter��sticas e metodologias: i) comp��sitos celulares parafina-grafite para acumula����o de calor, preparados in-situ por emulsifica����o de uma suspens��o de grafite em parafina fundida; ii) comp��sitos celulares parafina-Al2O3 para acumula����o de calor, preparados por impregna����o de parafina em esqueleto cer��mico celular de Al2O3; iii) comp��sitos celulares para acumula����o de frio, obtidos mediante impregna����o de matrizes celulares de grafite com solu����o de colag��nio, ap��s prepara����o pr��via das matrizes de grafite celular. Os comp��sitos com esqueleto cer��mico (ii) requereram o desenvolvimento pr��vio de um m��todo para o seu processamento, baseado na emulsifica����o de suspens��es de Al2O3 em parafina fundida, com adequados aditivos dispersantes, tensioactivos e consolidantes do esqueleto cer��mico, tornando-o auto-suport��vel durante as fases posteriores de elimina����o da parafina, at�� �� queima a alta temperatura, originando cer��micos celulares com adequada resist��ncia mec��nica. Os comp��sitos desenvolvidos apresentam melhorias significativos de condutividade t��rmica, atingindo ganhos superiores a 1 ordem de grandeza com fra����es de fase condutora inferior a 10 % vol. (4 W m-1 K-1), em virtude da organiza����o core-shell e com o contributo adicional da anisotropia da grafite, mediante orienta����o preferencial. Foram ainda preparados comp��sitos de armazenamento de frio (iii), com orienta����o aleat��ria da fase condutora, obtidos mediante gelifica����o de suspens��es de part��culas de grafite em solu����o aquosa de colag��nio. Apesar da estabilidade microestrutural e de forma, conferida por gelifica����o, estes comp��sitos confirmaram a esperada limita����o dos comp��sitos com distribui����o aleat��ria, em confronto com os ganhos alcan��ados com a organiza����o de tipo core-shell.

Avalia����o de compet��ncias relacionadas com a literacia de informa����o: um estudo no contexto de p��s-gradua����es em educa����o

A literatura da especialidade indica que os estudantes do Ensino Superior (ES) demonstram falta de compet��ncias de pesquisa, seleção e tratamento de informa����o cient��fica com recurso ��s Tecnologias da Informa����o e Comunica����o (TIC), nomeadamente as ferramentas da Web 2.0. A maioria dos estudos sobre esta tem��tica envolve estudantes de 1.�� Ciclo do Ensino Superior, sendo poucos os que se baseiam em referenciais de avalia����o destas compet��ncias. Visando obter subs��dios pr��ticos e te��ricos sobre a avalia����o dessas compet��ncias, ter conhecimento das compet��ncias nesta ��rea que os estudantes do ES, em n��vel de p��s-gradua����o, possuem, e das suas necessidades de forma����o neste dom��nio, desenvolveu-se um estudo que foi desenvolvido em tr��s fases. Na primeira fase ap��s a identifica����o do problema a ser estudado, a falta de compet��ncias relacionadas com a Literacia de Informa����o (LI) de estudantes de p��s-gradua����o, foi realizada a revis��o da literatura para a determina����o dos conceitos basilares e a sustenta����o te��rica das fases subsequentes, que prendem-se com as compet��ncias relacionadas com a LI e como estas t��m sido avaliadas. A segunda fase ocupou-se da avalia����o de estudantes dos 2.�� e 3.�� Ciclos do Departamento de Educa����o da Universidade de Aveiro (UA). Com base na revis��o da literatura e em colabora����o com os bibliotec��rios da UA foi definido o referencial de avalia����o das compet��ncias que definem as dimens��es de pesquisa, seleção e tratamento de informa����o cient��fica, com recurso ��s TIC. A confiabilidade deste referencial (primeira quest��o de investiga����o) foi estabelecida a partir dos contributos de docentes/bibliotec��rios de Institui����es de Ensino Superior (IES), de Portugal e do Brasil. Optou-se pela t��cnica de estat��stica descritiva e an��lise de conte��do para o estudo das informa����es destes profissionais. Deste modo, esta investiga����o permitiu a constru����o de um referencial de avalia����o das compet��ncias relacionadas com a LI, com recurso ��s TIC. O referencial �� um fundamento para a constru����o de instrumentos de avalia����o em raz��o de evidenciar as compet��ncias que os estudantes do ES devem possuir de pesquisa, seleção e tratamento de informa����o cient��fica, com recurso ��s TIC. Assim, foi permitido, com base no referencial de avalia����o e no instrumento de recolha de dados utilizado com os profissionais de IES, desenvolver um question��rio que foi aplicado aos estudantes de p��s-gradua����o do Departamento de Educa����o da UA. Pelas respostas, obteve-se o conhecimento da perce����o que possuem a respeito das suas compet��ncias de pesquisa, seleção e tratamento de informa����o cient��fica, com recurso ��s TIC, e das suas necessidades de forma����o neste dom��nio (segunda e terceira quest��es de avalia����o). Para esta an��lise optou-se pela t��cnica de estat��stica descritiva. A terceira fase ocupou-se da escrita da tese, que foi desenvolvida ao longo de toda a investiga����o, sendo mais intensa nos ��ltimos seis meses. Os resultados da avalia����o indicam n��o s�� que a maior parte dos estudantes aponta saber utilizar ferramentas digitais mas tamb��m t��m a perce����o de possuir compet��ncias relacionadas com a LI, com recurso ��s TIC, a n��vel elevado e muito elevado. As repostas da avalia����o foram confrontadas com a literatura consultada. De modo igual, indicam que os estudantes do ES superestimam suas compet��ncias nesta ��rea, embora n��o apresentem a����es eficazes que demonstrem dominar as compet��ncias que sup��em ter, sendo um indicativo da necessidade de forma����o destes estudantes. Recomenda-se que a academia leve em conta o confronto di��rio com estas tecnologias, que permeiam o modo de aprendizagem de estudantes. Os intervenientes do ambiente acad��mico devem trabalhar em colabora����o cont��nua, para que a partir de a����es bem planejadas se possam colmatar as lacunas apresentadas. Devem-se atender as necessidades de forma����o de estudantes de p��s-gradua����o identificadas por meio de avalia����es, com base num referencial. �� decursiva, para trabalhos futuros, a necessidade de analisar a confiabilidade do question��rio que foi aplicado aos estudantes dos 2.�� e 3.�� Ciclos do Departamento de Educa����o da UA e os resultados da sua aplica����o, fazendo-o evoluir de acordo com o feedback da sua utiliza����o e a evolu����o das TIC.

Cooperative positioning for heterogeneous wireless systems

Future emerging market trends head towards positioning based services placing a new perspective on the way we obtain and exploit positioning information. On one hand, innovations in information technology and wireless communication systems enabled the development of numerous location based applications such as vehicle navigation and tracking, sensor networks applications, home automation, asset management, security and context aware location services. On the other hand, wireless networks themselves may bene t from localization information to improve the performances of di erent network layers. Location based routing, synchronization, interference cancellation are prime examples of applications where location information can be useful. Typical positioning solutions rely on measurements and exploitation of distance dependent signal metrics, such as the received signal strength, time of arrival or angle of arrival. They are cheaper and easier to implement than the dedicated positioning systems based on ngerprinting, but at the cost of accuracy. Therefore intelligent localization algorithms and signal processing techniques have to be applied to mitigate the lack of accuracy in distance estimates. Cooperation between nodes is used in cases where conventional positioning techniques do not perform well due to lack of existing infrastructure, or obstructed indoor environment. The objective is to concentrate on hybrid architecture where some nodes have points of attachment to an infrastructure, and simultaneously are interconnected via short-range ad hoc links. The availability of more capable handsets enables more innovative scenarios that take advantage of multiple radio access networks as well as peer-to-peer links for positioning. Link selection is used to optimize the tradeo between the power consumption of participating nodes and the quality of target localization. The Geometric Dilution of Precision and the Cramer-Rao Lower Bound can be used as criteria for choosing the appropriate set of anchor nodes and corresponding measurements before attempting location estimation itself. This work analyzes the existing solutions for node selection in order to improve localization performance, and proposes a novel method based on utility functions. The proposed method is then extended to mobile and heterogeneous environments. Simulations have been carried out, as well as evaluation with real measurement data. In addition, some speci c cases have been considered, such as localization in ill-conditioned scenarios and the use of negative information. The proposed approaches have shown to enhance estimation accuracy, whilst signi cantly reducing complexity, power consumption and signalling overhead.

Polyhedral study of mixed integer sets arising from inventory problems

���Branch-and-cut��� algorithm is one of the most efficient exact approaches to solve mixed integer programs. This algorithm combines the advantages of a pure branch-and-bound approach and cutting planes scheme. Branch-and-cut algorithm computes the linear programming relaxation of the problem at each node of the search tree which is improved by the use of cuts, i.e. by the inclusion of valid inequalities. It should be taken into account that selection of strongest cuts is crucial for their effective use in branch-and-cut algorithm. In this thesis, we focus on the derivation and use of cutting planes to solve general mixed integer problems, and in particular inventory problems combined with other problems such as distribution, supplier selection, vehicle routing, etc. In order to achieve this goal, we first consider substructures (relaxations) of such problems which are obtained by the coherent loss of information. The polyhedral structure of those simpler mixed integer sets is studied to derive strong valid inequalities. Finally those strong inequalities are included in the cutting plane algorithms to solve the general mixed integer problems. We study three mixed integer sets in this dissertation. The first two mixed integer sets arise as a subproblem of the lot-sizing with supplier selection, the network design and the vendor-managed inventory routing problems. These sets are variants of the well-known single node fixed-charge network set where a binary or integer variable is associated with the node. The third set occurs as a subproblem of mixed integer sets where incompatibility between binary variables is considered. We generate families of valid inequalities for those sets, identify classes of facet-defining inequalities, and discuss the separation problems associated with the inequalities. Then cutting plane frameworks are implemented to solve some mixed integer programs. Preliminary computational experiments are presented in this direction.

Modelos autoregressivos por limiares em s��ries de contagem

A modela����o e an��lise de s��ries temporais de valores inteiros t��m sido alvo de grande investiga����o e desenvolvimento nos ��ltimos anos, com aplica����es v��rias em diversas ��reas da ci��ncia. Nesta tese a aten����o centrar-se-�� no estudo na classe de modelos basedos no operador thinning binomial. Tendo como base o operador thinning binomial, esta tese focou-se na constru����o e estudo de modelos SETINAR(2; p(1); p(2)) e PSETINAR(2; 1; 1)T , modelos autorregressivos de valores inteiros com limiares autoinduzidos e dois regimes, admitindo que as inova����es formam uma sucess��o de vari��veis independentes com distribui����o de Poisson. Relativamente ao primeiro modelo analisado, o modelo SETINAR(2; p(1); p(2)), al��m do estudo das suas propriedades probabil��sticas e de m��todos, cl��ssicos e bayesianos, para estimar os par��metros, analisou-se a quest��o da seleção das ordens, no caso de elas serem desconhecidas. Com este objetivo consideraram-se algoritmos de Monte Carlo via cadeias de Markov, em particular o algoritmo Reversible Jump, abordando-se tamb��m o problema da seleção de modelos, usando metodologias cl��ssica e bayesiana. Complementou-se a an��lise atrav��s de um estudo de simula����o e uma aplica����o a dois conjuntos de dados reais. O modelo PSETINAR(2; 1; 1)T proposto, �� tamb��m um modelo autorregressivo com limiares autoinduzidos e dois regimes, de ordem unit��ria em cada um deles, mas apresentando uma estrutura peri��dica. Estudaram-se as suas propriedades probabil��sticas, analisaram-se os problemas de infer��ncia e predi����o de futuras observa����es e realizaram-se estudos de simula����o.

A Web 2.0 e a escrita no 3�� ciclo do ensino b��sico: a utiliza����o do blogue

A crescente dinamiza����o de blogues no contexto escolar portugu��s, resultante das mais-valias e dos respetivos incentivos �� utiliza����o de ferramentas tecnol��gicas da Web 2.0, assumiu uma pr��tica frequente a partir dos in��cios do s��culo XXI. Uma r��pida pesquisa na Internet permite-nos verificar um n��mero consider��vel de blogues usados na leciona����o do Portugu��s, bem como uma diversidade no que diz respeito a prop��sitos e finalidades de utiliza����o. Com a nossa investiga����o pretendemos estudar de que forma se processa o ensino-aprendizagem da L��ngua Portuguesa/Portugu��s em alunos do 3.�� Ciclo do Ensino B��sico (CEB), atrav��s do recurso a esta ferramenta, colocando o foco de an��lise no dom��nio da escrita. Procuramos percecionar as motiva����es e as din��micas privilegiadas e recorrentes na utiliza����o pedag��gica dos blogues no ��mbito do ensino-aprendizagem da escrita a alunos do 3.�� CEB. O nosso percurso de investiga����o foi delineado de acordo com duas fases de atua����o. Numa primeira, fizemos um levantamento de ���blogues estrat��gia��� associados �� pr��tica docente da disciplina de Portugu��s no 3.�� CEB, optando, nesta etapa, por uma an��lise quantitativa. A pesquisa e o contacto mais aprofundado que fomos fazendo conduziram-nos �� defini����o de crit��rios de seleção e �� constru����o e reformula����o de uma grelha de identifica����o e caracteriza����o geral dos blogues, que nos orientou nesta recolha. Elabor��mos e aplic��mos tamb��m um question��rio a professores dinamizadores de blogues no ��mbito do nosso trabalho que permitiu o alargamento do nosso corpus documental, bem como definir outros elementos para posterior an��lise. Tendo em conta a diversidade de objetivos e finalidades, muitas vezes referidos nos pr��prios blogues, opt��mos por definir tr��s categorias, de forma a favorecer a recolha e a amostra no ��mbito no nosso trabalho, designadamente ���Blogue Cartolina", ���Blogue Turma��� e ���Blogue Projeto���. Numa segunda fase, e depois da seleção dos posts no ��mbito do ensinoaprendizagem da escrita que fazem parte da nossa base documental, partimos para uma an��lise mais aprofundada do conte��do publicado. Para tal, elabor��mos uma segunda grelha com indicadores para recolha de dados, tendo definido quatro pr��ticas de escrita (Divulga����o, Solicita����o, Reformula����o e Partilha), e uma terceira grelha, com tipos de intera����o, para uma an��lise da participa����o atrav��s de coment��rios que se desencadeia a partir das publica����es. No fundo, o nosso prop��sito consistiu em aferir a organiza����o e as din��micas de funcionamento dos ���blogues estrat��gia��� ligados ao ensino-aprendizagem da escrita do 3.�� Ciclo do Ensino B��sico e, neste sentido, percecionarmos de que forma estas funcionalidades tecnol��gicas poder��o contribuir para o desenvolvimento da escrita junto dos alunos.

Escrever para aprender: estrat��gias, textos e pr��ticas

Partindo da import��ncia de que se reveste a escrita para constru����o e explicita����o do conhecimento, e da necessidade de os professores fazerem uma media����o da aprendizagem desta vertente da escrita, procur��mos analisar e perceber de que modo as pr��ticas de escrita que os professores implementam influenciam a qualidade dos textos que os alunos produzem. No sentido de dar resposta �� quest��o enunciada, definimos um objetivo geral: avaliar se um dispositivo did��tico, o MDG, constru��do com base no conhecimento das propriedades dos g��neros e dos textos, implementado de forma expl��cita e intencional pelos professores, pode refletir-se, e a que n��veis, na qualidade dos textos que os alunos produzem. O estudo foi realizado no contexto de um programa de forma����o que envolveu 14 professores dos tr��s ciclos do ensino b��sico, para o qual definimos tr��s fases distintas: (i) caracteriza����o das pr��ticas de escrita dos professores dos tr��s ciclos do ensino b��sico antes da planifica����o do MDG; ii) caracteriza����o das pr��ticas de escrita dos alunos de uma turma do 4.�� ano de escolaridade antes da implementa����o do MDG, e (iii) avalia����o das pr��ticas de escrita dos alunos depois de implementado o MDG pelos professores. Os dados foram recolhidos atrav��s da an��lise qualitativa e quantitativa das planifica����es dos professores e dos textos dos alunos. Os resultados evidenciam que nas fases pr��vias �� implementa����o do MDG h�� a aus��ncia de crit��rios espec��ficos de avalia����o dos textos e a utiliza����o de instru����es de escrita demasiado vagas, pouco orientadoras da produ����o do texto do g��nero por parte dos alunos. Por sua vez, estes revelaram dificuldades quer na seleção de informa����o, ao n��vel da escolha dos conte��dos pertinentes, quer na produ����o do g��nero pedido, j�� que o texto final configura uma colagem de partes de textos lidos, sem qualquer configura����o adaptada ao g��nero. J�� na fase 3, e depois de planificado e implementado o MDG, os alunos demonstraram um melhor desempenho na seleção de informa����o e na escrita do texto. No entanto, foi tamb��m poss��vel identificar alguns aspetos em que n��o apresentaram mudan��a ou que essa mudan��a n��o foi significativa.

Identifica����o de utilizadores seniores em televis��o interativa (iTV) : uma matriz de decis��o tecnol��gica

Desde que surgiu h�� mais de 50 anos, a televis��o sofreu muitas transforma����es, tanto ao n��vel tecnol��gico (por exemplo com a passagem da emiss��o a preto/branco para cor, o som anal��gico para digital, a difus��o digital) como a n��vel da sua influ��ncia nas sociedades. Entre outros fatores de ordem tecnol��gica, a consolida����o da Internet com o seu elevado n��vel de personaliza����o, da experi��ncia de utiliza����o, e a sua enorme quantidade de conte��dos dispon��veis, catapultou a televis��o no sentido de esta se tornar mais interativa. Assim, o telespectador passou a poder usufruir de uma experi��ncia televisiva que pode, por um lado, ser mais participativa, sendo-lhe poss��vel, por exemplo, alvitrar sobre a qualidade de um programa enquanto assiste �� sua exibi����o, e, por outro, ser mais personalizada, possibilitando-lhe, por exemplo, receber conte��dos automaticamente adequados ao seu perfil e contexto. No entanto, esta experi��ncia mais participativa e personaliz��vel carece de uma identifica����o, idealmente autom��tica e n��o intrusiva, de quem pode beneficiar da mesma ��� o telespectador. Contudo, e apesar de significativos avan��os na ��rea da televis��o interativa, tanto ao n��vel da infraestrutura de suporte como ao n��vel dos servi��os disponibilizados, a identifica����o dos utilizadores ��, ainda, uma ��rea de estudo com muitos aspetos por compreender. Os seniores, em particular, s��o grandes consumidores de televis��o e representam uma fatia muito consider��vel das pessoas que podem beneficiar das potencialidades disponibilizadas pela interatividade presente em muitos servi��os atuais. Um n��mero crescente destes servi��os s��o desenhados com o objetivo de promoverem um envelhecimento ativo e um concreto apoio �� vida, pelo que os seniores podem beneficiar, em v��rios aspetos do seu quotidiano, se os utilizarem. Nesta faixa et��ria, a identifica����o de utilizadores tem, como elemento potenciador da experi��ncia de utiliza����o, um papel especialmente importante ao n��vel de um aproveitamento personalizado e dirigido destes servi��os. No entanto, atendendo ��s diferentes combina����es de caracter��sticas f��sicas, sensoriais, cognitivas e, mesmo, de literacia digital que tipificam os seniores, perspetivou-se existir uma depend��ncia do perfil do utilizador na seleção do m��todo de identifica����o mais adequado, os quais podem ser baseados, por exemplo, num leitor de impress��es digitais, instalado no telecomando; na leitura de uma wearable tag ou de um cart��o RFiD; no reconhecimento da face e, eventualmente, na voz do utilizador. Assim, a inerente investiga����o desenrolou-se em v��rias fases, no sentido de permitir alicer��ar a constru����o de uma matriz de decis��o tecnol��gica que, em fun����o do perfil de utilizador, selecione o sistema de identifica����o mais adequado. O procedimento metodol��gico inerente �� constru����o desta matriz de decis��o, passou por um longo processo envolvendo utilizadores reais, que se iniciou com a realiza����o de entrevistas explorat��rias com o objetivo de permitir conhecer melhor os seniores e a forma como estes encaram a tecnologia e, mais concretamente, a televis��o interativa. Foi depois implementado um prot��tipo de alta-fidelidade, completamente funcional, para a realiza����o de testes com o objetivo de perceber qual a prefer��ncia relativamente a um subconjunto de tecnologias de identifica����o. Estes testes, uma vez que n��o permitiram testar todas as tecnologias em estudo, revelaram-se inconclusivos, por��m permitiram refor��ar a necessidade de identificar e caracterizar os referidos aspetos do perfil do utilizador que podem interferir na sua prefer��ncia relativamente ao sistema de identifica����o. As caracter��sticas identificadas constitu��ram-se como os par��metros de entrada da matriz, sendo que para preencher as respetivas c��lulas realizaramse testes de aceita����o, com um conjunto de seniores, tendo por base um prot��tipo, wizard of oz, especificamente implementado para permitir experienciar todas as tecnologias em estudo. Estes testes foram precedidos pela avalia����o das capacidades funcionais dos participantes, nos diversos par��metros definidos. Este texto relata, assim, todo o processo de investiga����o que foi conduzido, terminando com uma descri����o de exemplos de utiliza����o da matriz de decis��o implementada e com a identifica����o de potenciais caminhos de desenvolvimento deste trabalho.

Contributos para a efic��cia do clustering usando o tagging social

Nos ��ltimos anos temos vindo a assistir a uma mudan��a na forma como a informa����o �� disponibilizada online. O surgimento da web para todos possibilitou a f��cil edi����o, disponibiliza����o e partilha da informa����o gerando um consider��vel aumento da mesma. Rapidamente surgiram sistemas que permitem a cole����o e partilha dessa informa����o, que para al��m de possibilitarem a cole����o dos recursos tamb��m permitem que os utilizadores a descrevam utilizando tags ou coment��rios. A organiza����o autom��tica dessa informa����o �� um dos maiores desafios no contexto da web atual. Apesar de existirem v��rios algoritmos de clustering, o compromisso entre a efic��cia (forma����o de grupos que fazem sentido) e a efici��ncia (execu����o em tempo aceit��vel) �� dif��cil de encontrar. Neste sentido, esta investiga����o tem por problem��tica aferir se um sistema de agrupamento autom��tico de documentos, melhora a sua efic��cia quando se integra um sistema de classifica����o social. Analis��mos e discutimos dois m��todos baseados no algoritmo k-means para o clustering de documentos e que possibilitam a integra����o do tagging social nesse processo. O primeiro permite a integra����o das tags diretamente no Vector Space Model e o segundo prop��e a integra����o das tags para a seleção das sementes iniciais. O primeiro m��todo permite que as tags sejam pesadas em fun����o da sua ocorr��ncia no documento atrav��s do par��metro Social Slider. Este m��todo foi criado tendo por base um modelo de predi����o que sugere que, quando se utiliza a similaridade dos cossenos, documentos que partilham tags ficam mais pr��ximos enquanto que, no caso de n��o partilharem, ficam mais distantes. O segundo m��todo deu origem a um algoritmo que denominamos k-C. Este para al��m de permitir a seleção inicial das sementes atrav��s de uma rede de tags tamb��m altera a forma como os novos centr��ides em cada itera����o s��o calculados. A altera����o ao c��lculo dos centr��ides teve em considera����o uma reflex��o sobre a utiliza����o da dist��ncia euclidiana e similaridade dos cossenos no algoritmo de clustering k-means. No contexto da avalia����o dos algoritmos foram propostos dois algoritmos, o algoritmo da ���Ground truth autom��tica��� e o algoritmo MCI. O primeiro permite a dete����o da estrutura dos dados, caso seja desconhecida, e o segundo �� uma medida de avalia����o interna baseada na similaridade dos cossenos entre o documento mais pr��ximo de cada documento. A an��lise de resultados preliminares sugere que a utiliza����o do primeiro m��todo de integra����o das tags no VSM tem mais impacto no algoritmo k-means do que no algoritmo k-C. Al��m disso, os resultados obtidos evidenciam que n��o existe correla����o entre a escolha do par��metro SS e a qualidade dos clusters. Neste sentido, os restantes testes foram conduzidos utilizando apenas o algoritmo k-C (sem integra����o de tags no VSM), sendo que os resultados obtidos indicam que a utiliza����o deste algoritmo tende a gerar clusters mais eficazes.

Mercaptans extraction from jet-fuel streams using ionic liquids

Desulfurization is one of the most important processes in the refining industry. Due to a growing concern about the risks to human health and environment, associated with the emissions of sulfur compounds, legislation has become more stringent, requiring a drastic reduction in the sulfur content of fuel to levels close to zero (< 10 ppm S). However, conventional desulfurization processes are inefficient and have high operating costs. This scenario stimulates the improvement of existing processes and the development of new and more efficient technologies. Aiming at overcoming these shortcomings, this work investigates an alternative desulfurization process using ionic liquids for the removal of mercaptans from "jet fuel" streams. The screening and selection of the most suitable ionic liquid were performed based on experimental and COSMO-RS predicted liquid-liquid equilibrium data. A model feed of 1-hexanethiol and n-dodecane was selected to represent a jet-fuel stream. High selectivities were determined, as a result of the low mutual solubility between the ionic liquid and the hydrocarbon matrix, proving the potential use of the ionic liquid, which prevents the loss of fuel for the solvent. The distribution ratios of mercaptans towards the ionic liquids were not as favorable, making the traditional liquid-liquid extraction processes not suitable for the removal of aliphatic S-compounds due to the high volume of extractant required. This work explores alternative methods and proposes the use of ionic liquids in a separation process assisted by membranes. In the process proposed the ionic liquid is used as extracting solvent of the sulfur species, in a hollow fiber membrane contactor, without co-extracting the other jet-fuel compound. In a second contactor, the ionic liquid is regenerated applying a sweep gas stripping, which allows for its reuse in a closed loop between the two membrane contactors. This integrated extraction/regeneration process of desulfurization produced a jet-fuel model with sulfur content lower than 2 ppm of S, as envisaged by legislation for the use of ultra-low sulfur jet-fuel. This result confirms the high potential for development of ultra-deep desulfurization application.