Curso E-learning de sistemas multicorpo (multibody systems) para engenheiros mecânicos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Influência da variabilidade dos materiais compósitos na resposta dinâmica de estruturas laminadas

Trabalho Final de Mestrado para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

4Sensing - decentralized processing for participatory sensing data

Trabalho apresentado no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática.

Terapêuticas antigénio-especificas no tratamento das doenças desmielinizantes: estudos sobre a vacinação com ADN e a descoberta de um novo alvo antigénico

RESUMO A Esclerose Múltipla (EM) é uma doença desmielinizante crónica do Sistema Nervoso Central (SNC), provocada, em grande parte, por um ataque imuno-mediado contra diversos elementos da bainha de mielina. Dentro dos alvos antigénicos desta resposta autoimune, vários componentes proteicos e lipídicos da mielina têm vindo a ser identificados ao longo dos anos, entre os quais se destacam a proteína básica de mielina(MBP), glicoproteína ligodendrocitária da mielina (MOG), proteína proteolipídica (PLP) e glicoproteína associada à mielina (MAG). Com o desenvolvimento do modelo animal de Encefalomielite Autoimune Experimental (EAE), diversas terapias antigénio-específicas foram desenhadas, baseadas na modificação benéfica da resposta autoimune contra a mielina, tais como a administração de mielina ou seus componentes, os copolímeros terapêuticos, os ligandos peptídeos alterados e, recentemente, a vacinação com ácido desoxirribonucleico (ADN) codificador de proteínas de mielina, integrado em plasmídeos e purificado para administração parentérica. Neste trabalho, apresentamos os resultados de um extenso conjunto de experiências, subordinadas a dois temas fundamentais: 1) avaliação do potencial terapêutico, e dos mecanismos de acção, da vacinação tolerizadora com ADN codificador de proteínas de mielina (MBP, MOG, PLP, MAG) na EAE, e da associação desta vacinação com a administração de ADN de citocinas Th2, ou de oligonucleótidos imunomoduladores; 2) identificação e caracterização da resposta imune contra um novo componente da mielina com potencial antigénico, a proteína inibidora do recrescimento axonal, Nogo-A. No que respeita à vacinação com ADN, os nossos resultados comprovam a eficácia desta terapêutica antigénio-específica na prevenção e tratamento da EAE. Os seus mecanismos de acção incluem, entre outros, a supressão anérgica da proliferação antigénioespecífica dos linfócitos T anti-mielina (no modo de prevenção da doença), o enviesamento Th2 da resposta imune (quando co-administrada com a vacina de ADN codificadora da citocina IL-4, funcionando como terapia génica local), e a redução da diversificação de epítopos da resposta humoral anti-mielina, avaliada através de myelin spotted arrays. A associação das vacinas de ADN com oligonucleótidos imunomoduladores GpG, desenvolvidos para contrariar as sequências CpG imunoestimuladoras presentes no vector de vacinação, levou à melhoria da sua eficácia terapêutica, devida, provavelmente, ao efeito estimulador preferencial dos oligonucleótidos GpG sobre linfócitos Th2 e sobre células reguladoras NK-T. Com base nestes resultados a vacinação com ADN foi desenvolvida para o tratamento da EM em humanos, com ensaios clínicos a decorrerem neste momento. Em relação à proteína Nogo-A, estudos de estrutura primária e de previsão de antigenicidade identificaram a região Nogo-66 como alvo antigénico potencial para a EAE. Nas estirpes de ratinho SJL/J e C57BL/6, fomos capazes de induzir sinais clínicos e histológicos de EAE após imunização com os epítopos encefalitogénicos Nogo1-22, Nogo23- 44 e Nogo45-66, utilizando protocolos de quebra de tolerância imune. Ao mesmo tempo, identificámos e caracterizámos uma resposta linfocitária T específica contra os antigénios contidos na região Nogo-66, e uma resposta linfocitária B com diversificação intra e intermolecular a vários determinantes presentes noutras proteínas da mielina. A transferência adoptiva de linhas celulares Th2 anti-Nogo45-66, levou à melhoria clínica e histológica da EAE em animais recipientes induzidos com outros antigénios de mielina, após migração destas células para o SNC. Estes dados comprovam a importância da Nogo-66 como antigénio na EAE, e a eficácia de terapias antigénio-específicas nela baseadas. No seu conjunto, os nossos resultados confirmam o potencial terapêutico das vacinas de ADN codificadoras de proteínas de mielina, bem como a importância dos encefalitogénios contidos na proteína Nogo-A para a fisiopatologia da EAE e da EM, com eventual relevância para o desenvolvimento de novas terapias antigénio-específicas. O aperfeiçoamento futuro destas terapias poderá levar, eventualmente, a uma capacidade de manipulação da resposta imune que permita o tratamento eficaz das doenças inflamatórias desmielinizantes, como a Esclerose Múltipla. ABSTRACT Multiple Sclerosis (MS) is a chronic demyelinating disease of the Central Nervous System (CNS), caused, mainly, by an immune-mediated attack against several elements of the myelin sheath. Among the antigenic targets for this autoimmune response, several proteic and lipidic myelin components have been identified throughout the years, of which myelin basic protein (MBP), myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG), proteolipidic protein (PLP), and myelin associated glycoprotein (MAG) are the best characterized. With the development of the animal model for MS, Experimental Autoimmune Encephalomyelitis (EAE), several antigen-specific therapies have been designed, based on beneficial modifications of the autoimmune response against myelin. These have included myelin and myelin component administration, therapeutic copolymers, altered peptide ligands and, more recently, vaccination with myelin-protein encoding deoxyribonucleic acid (DNA), integrated into plasmids and purified for parenteral administration. In this work we present the results of an extensive series of experiments, subordinate to two fundamental areas: 1) evaluating the therapeutic potential, and mechanisms of action, of tolerizing myelin protein (MBP, MOG, PLP, MAG) DNA vaccination in EAE, alone and in association with Th2 cytokine DNA administration, or immunomodulatory oligonucleotides; 2) identifying and characterizing the immuneresponse against a new myelin component with antigenic potential, the axonal regrowth inhibitor Nogo-A. Regarding DNA vaccination, our results prove the efficacy of this antigen-specific therapy for the prevention and treatment of EAE. Its mechanisms of action include, among others, anergic suppression of antigen-specific T-cell proliferation against myelin (in prevention mode), Th2 biasing of the immune response (when co-administered with the IL- 4 codifying DNA vaccine, acting as local gene therapy), and reduction of epitope spreading of the anti-myelin antibody response, assessed by myelin spotted arrays. The combination of myelin DNA vaccination with the administration of GpG immunomodulatory oligonucleotides, designed to counteract immunostimulatory CpG motifs present in the vaccination vector, led to an improvement in therapeutic efficacy, probably due to the preferential stimulatory effect of GpG oligonucleotides on Th2 lymphocytes and on regulatory NK-T cells. Based on these results, tolerizing DNA vaccination is being developed for human use, with ongoing clinical trials. As concerns the Nogo-A protein, based on studies of primary structure and prediction of antigenicity, we identified the Nogo-66 region (responsible for the most of the inhibitory capacity of this protein) as a potential antigenic target for EAE. In the SJL/Jand C57BL/6 mouse strains, we were able to induce clinical and histological signs of EAE,after immunization with the encefalitogenic epitopes Nogo1-22, Nogo23-44 and Nogo45-66,using a tolerance breakdown protocol. Concomitantly, we identified and characterized a specific T cell response against these antigens, together with a B cell response which showed extensive intra and intermolecular epitope spread to several determinants present in other myelin proteins. Adoptive transfer of nti-Nogo45-66 Th2 cell lines resulted in clinical and histological improvement of EAE in recipient animals induced with other myelin antigens, after intraparenchymal CNS migration of anti-Nogo cells. These data confirm the relevance of Nogo-66 as an antigen in EAE, as well as the efficacy of antigenspecific therapies based on the response against this protein.In conclusion, our results substantiate the therapeutic potential of myelin-encoding DNA vaccination, as well as the importance of encefalitogenic epitopes present in the Nogo-A protein for the pathophysiology of EAE and MS, with potential relevance for the creation of new antigen specific-therapies. The future development of these therapies may eventually lead to a degree of manipulation of the immune response that allows the effective treatment of autoimmune, inflammatory, demyelinating diseases, such as Multiple Sclerosis.

Automatic Electricity Markets Data Extraction for Realistic Multi-agent Simulations

Electricity markets worldwide suffered profound transformations. The privatization of previously nationally owned systems; the deregulation of privately owned systems that were regulated; and the strong interconnection of national systems, are some examples of such transformations [1, 2]. In general, competitive environments, as is the case of electricity markets, require good decision-support tools to assist players in their decisions. Relevant research is being undertaken in this field, namely concerning player modeling and simulation, strategic bidding and decision-support.

Controlo inteligente de um Sistema de Levitação Magnética

A levitação magnética tem sido um tema bastante investigado sobretudo devido à sua utilização em sistemas ferroviários de transportes. É o método ideal quando existe a necessidade em aplicações de restringir do contacto físico, ou a conveniência, em termos energéticos, de eliminar o atrito. O princípio de funcionamento é simples, um eletroíman cria uma força sobre um objeto ferromagnético que contraria a gravidade. Contudo um sistema de levitação por atração é instável e não linear, o que significa a necessidade de implementar um controlador para satisfazer as características de estabilidade desejadas. Ao longo deste projeto serão descritos os procedimentos teóricos e práticos que foram tomados na criação de um sistema de levitação eletromagnética. Desde a conceção física do sistema, como escolha do sensor, condicionamento de sinal ou construção do eletroíman, até aos procedimentos matemáticos que permitiram a modelação do sistema e criação de controladores. Os controladores clássicos, como o PID ou em avanço de fase, foram projetados através da técnica do Lugar Geométrico de Raízes. No projeto do controlador difuso, pelo contrário não se fez uso da modelação do sistema ou de qualquer relação matemática entre as variáveis. A utilização desta técnica de controlo destacou-se pela usa simplicidade e rapidez de implementação, fornecendo um bom desempenho ao sistema. Na parte final do relatório os resultados obtidos pelos diferentes métodos de controlo são analisados e apresentadas as respetivas conclusões. Estes resultados revelam que para este sistema, relativamente aos outros métodos, o controlador difuso apresenta o melhor desempenho tanto ao nível da resposta transitória, como em regime permanente.

Sistema Inteligente de Apoio ao Coach

O coaching é um processo que permite ajudar um ou mais indivíduos a definirem e saberem como concretizar os seus objetivos, sejam eles pessoais ou profissionais. Atualmente, existe um interesse e procura crescente de pessoas com experiência nesta área (designados por coaches) por parte de empresas, equipas desportivas, escolas e outras organizações, com a finalidade de obter um maior rendimento. De forma a ajudar os intervenientes no processo, este documento demonstra a necessidade de existir uma ferramenta de apoio que permite aos coaches gerirem melhor a sua atividade profissional. A pesquisa e estudo efetuados procuram responder a este caso, desenvolvendo um sistema informático inteligente de apoio ao coach dotado de uma interface centrada no utilizador. Antes de iniciar o desenvolvimento de um sistema inteligente é necessário realizar e apresentar um levantamento do estado da arte, mais concretamente sobre a interação homem-computador, modelação do perfil de utilizador e processo de coaching, que apresenta os fundamentos teóricos para a escolha da metodologia de desenvolvimento adequado. São apresentadas posteriormente as fases constituintes do modelo de desenvolvimento de interfaces escolhido, a engenharia de usabilidade, que se inicia com uma análise detalhada, permitindo de seguida uma estruturação dos conhecimentos obtidos e a aplicação de linhas de orientação estipuladas, finalizando com testes de utilização e respetivo feedback dos utilizadores. O protótipo desenvolvido distingue utilizadores com diferentes características, através de uma classificação por níveis e permite gerir todo o processo de coaching efetuado a outras pessoas ou ao próprio utilizador. O facto de existir uma classificação dos utilizadores faz com que a interação entre sistema e utilizadores seja diferente e adaptada às necessidades de cada um. O resultado dos testes de utilização com um caso prático e dos questionários efetuados permite detetar se o modelo foi bem-sucedido e funciona corretamente e o que é necessário alterar no futuro para facilitar a interação e satisfazer as necessidades de cada utilizador.

Projeto de estruturas de edifícios em betão armado apoiado em ferramentas BIM

O presente trabalho refere-se a um relatório de estágio para a conclusão do Mestrado em Engenharia Civil - ramo de Estruturas no Instituto Superior de Engenharia do Porto. O estágio decorreu na empresa FASE - Estudos e Projectos S.A. durante um período de seis meses. Este documento tem como principal objetivo apresentar o desenvolvimento dos conhecimentos das fases de um projeto de um edifício. Aborda-se a modelação e análise de um edifício alto em betão armado, situado em Moçambique, salientando o dimensionamento dos elementos estruturais. Numa segunda fase, para aprofundar o conceito BIM, propôs-se a integração desta metodologia ao projeto já elaborado tendo em vista a ligação bidirecional dos programas de cálculo com os programas de desenho. Um dos objetivos de elaborar um trabalho em ambiente empresarial é o desenvolvimento de competências socio-profissionais e transversais. Para isso, este trabalho passou também pelo acompanhamento de outros projetos sendo dois deles apresentados no último capítulo.

Métodos Preditivos de Metastização Ganglionar Adicional em Cancro da Mama com Gânglio Sentinela Positivo

Objectivos As recomendações para a realização de linfadenectomia axilar nos doentes com cancro da mama em estádio precoce e sujeitas a biópsia de gânglio sentinela com presença de macrometástase foram recentemente actualizadas, baseadas nos últimos estudos publicados (Z0011 e IBCSG 23-01). Mantém-se, no entanto, alguma controvérsia na decisão de não realização de cirurgia radical axilar nos doentes com gânglio sentinela positivo. Têm sido desenvolvidos métodos preditivos de metastização ganglionar adicional. Um dos mais conhecidos, desenvolvido no Memorial Sloan-Kettering Cancer Center (MSKCC), recorre a variáveis do tumor e características do gânglio sentinela. Mais recentemente com a utilização de métodos moleculares (como o One Step Nucleic Acid - OSNA) para estudo do gânglio sentinela tem sido avaliada a capacidade preditiva da quantidade total de cópias mRNA da citoqueratina 19. Pretende-se estudar na nossa amostra a capacidade preditiva do nomograma do MSKCC e da carga tumoral total. Propõe-se ainda avaliar o número de macrometástases encontradas na biópsia de gânglio sentinela e sua relação na metastização ganglionar adicional. Material e métodos Avaliação retrospectiva de 819 doentes com cancro da mama (Tis – T2) submetidos a biópsia de gânglio sentinela no Centro Hospitalar de Lisboa Central durante o período de 1 de Janeiro de 2005 e 31 de Dezembro de 2013. Foram identificados 123 doentes com gânglio sentinela positivo que realizaram linfadenectomia axilar imediata. A análise do gânglio sentinela foi executada por métodos histológicos em 78 doentes e por método molecular (OSNA) em 45 doentes. Os dois grupos foram estudados separadamente, tendo sido no primeiro aplicado o nomograma do MSKCC e no segundo obtida a carga tumoral total. Utilizou-se o modelo de regressão logística para analisar o poder preditivo e discriminativo destes dois métodos. Adicionalmente, para avaliar a potencial importância do número de macrometástases na metastização ganglionar adicional, foi ajustado um novo modelo de regressão logística considerando esta variável e a carga tumoral total. Ambos os métodos foram também avaliados através da área sob a curva ROC (AUC) e do teste de Hosmer-Lemeshow, respectivamente. O nível de significância adoptado foi α = 0.05. O estudo estatístico foi realizado com recurso ao SPSS. Resultados No grupo em que foi aplicado o nomograma do MSKCC obteve-se uma AUC=0.67 (I.C. 95% = 0.55 – 0.79), e no grupo em que foi avaliada a carga tumoral total uma AUC=0.78 (I.C. 95% = 0.64 – 0.91). Os poderes preditivos de ambos foram, respectivamente, p=0.15 e p=0.46. Constatou-se que o desempenho do modelo resultante da junção da carga tumoral total com o número de macrometástases encontradas no estudo do gânglio sentinela foi bastante satisfatório (AUC=0.87, I.C 95% = 0.76 – 0.98, poder preditivo p=0.33). Conclusão Foi validado externamente o modelo do MSKCC para a amostra em estudo, apresentando uma menor acuidade discriminativa em relação ao estudo original (AUC=0.67 versus AUC=0.75). Por outro lado, após verificação da homogeneidade de ambos os grupos no que diz respeito a todas as variáveis de interesse, conclui-se que a carga tumoral total aparenta uma maior acuidade preditiva e discriminativa na metastização ganglionar adicional que o nomograma do MSKCC. Quando desenvolvido um modelo agregando a carga tumoral total avaliada por OSNA e o número de macrometástases no gânglio sentinela, obteve-se uma capacidade discriminativa ainda superior. A carga tumoral total avaliada por OSNA, ou esta incluída num modelo conjunto com o número de macrometástases obtidas no estudo do gânglio sentinela, poderão representar importantes ferramentas preditivas. Serão no entanto necessários estudos adicionais com amostras superiores para consolidar estes resultados. Bibliografia 1. Giuliano AE, McCall L, Beitsch P, Whitworth PW, Blumencranz P, Leitch AM, et al. Locoregional recurrence after sentinel lymph node dissection with or without axillary dissection in patients with sentinel lymph node metastases: the American College of Surgeons Oncology Group Z0011 randomized trial. Ann Surg. Setembro de 2010;252(3):426–32; discussion 432–3. 2. Galimberti V, Cole BF, Zurrida S, Viale G, Luini A, Veronesi P, et al. Axillary dissection versus no axillary dissection in patients with sentinel-node micrometastases (IBCSG 23-01): a phase 3 randomised controlled trial. Lancet Oncol. Abril de 2013;14(4):297–305. 3. Bevilacqua JLB, Kattan MW, Fey JV, Cody HS, Borgen PI, Van Zee KJ. Doctor, what are my chances of having a positive sentinel node? A validated nomogram for risk estimation. J Clin Oncol. 20 de Agosto de 2007;25(24):3670–9. 4. Piñero A, Canteras M, Moreno A, Vicente F, Giménez J, Tocino A, et al. Multicenter validation of two nomograms to predict non-sentinel node involvement in breast cancer. Clin Transl Oncol. Fevereiro de 2013;15(2):117–23. 5. Banerjee SM, Michalopoulos NV, Williams NR, Davidson T, El Sheikh S, McDermott N, et al. Detailed evaluation of one step nucleic acid (OSNA) molecular assay for intra-operative diagnosis of sentinel lymph node metastasis and prediction of non-sentinel nodal involvement: experience from a London teaching hospital. Breast. Agosto de 2014;23(4):378–84. 6. Peg V, Espinosa-Bravo M, Vieites B, Vilardell F, Antúnez JR, de Salas MS, et al. Intraoperative molecular analysis of total tumor load in sentinel lymph node: a new predictor of axillary status in early breast cancer patients. Breast Cancer Res Treat. Maio de 2013;139(1):87–93. 7. Tiernan JP, Verghese ET, Nair A, Pathak S, Kim B, White J, et al. Systematic review and meta-analysis of cytokeratin 19-based one-step nucleic acid amplification versus histopathology for sentinel lymph node assessment in breast cancer. Br J Surg. Março de 2014;101(4):298–306. 8. Heilmann T, Mathiak M, Hofmann J, Mundhenke C, van Mackelenbergh M, Alkatout I, et al. Intra-operative use of one-step nucleic acid amplification (OSNA) for detection of the tumor load of sentinel lymph nodes in breast cancer patients. J Cancer Res Clin Oncol. Outubro de 2013;139(10):1649–55. 9. Chaudhry A, Williams S, Cook J, Jenkins M, Sohail M, Calder C, et al. The real-time intra-operative evaluation of sentinel lymph nodes in breast cancer patients using One Step Nucleic Acid Amplification (OSNA) and implications for clinical decision-making. Eur J Surg Oncol. Fevereiro de 2014;40(2):150–7.

Application of OSN in membrane cascade for purification of the API Amoxicillin

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Agent-based parking occupancy simulation

The existing parking simulations, as most simulations, are intended to gain insights of a system or to make predictions. The knowledge they have provided has built up over the years, and several research works have devised detailed parking system models. This thesis work describes the use of an agent-based parking simulation in the context of a bigger parking system development. It focuses more on flexibility than on fidelity, showing the case where it is relevant for a parking simulation to consume dynamically changing GIS data from external, online sources and how to address this case. The simulation generates the parking occupancy information that sensing technologies should eventually produce and supplies it to the bigger parking system. It is built as a Java application based on the MASON toolkit and consumes GIS data from an ArcGis Server. The application context of the implemented parking simulation is a university campus with free, on-street parking places.

Automatic visual detection of human behavior: a review from 2000 to 2014

Due to advances in information technology (e.g., digital video cameras, ubiquitous sensors), the automatic detection of human behaviors from video is a very recent research topic. In this paper, we perform a systematic and recent literature review on this topic, from 2000 to 2014, covering a selection of 193 papers that were searched from six major scientific publishers. The selected papers were classified into three main subjects: detection techniques, datasets and applications. The detection techniques were divided into four categories (initialization, tracking, pose estimation and recognition). The list of datasets includes eight examples (e.g., Hollywood action). Finally, several application areas were identified, including human detection, abnormal activity detection, action recognition, player modeling and pedestrian detection. Our analysis provides a road map to guide future research for designing automatic visual human behavior detection systems.

Evaluation of seismic vulnerability assessment parameters for portuguese vernacular constructions with nonlinear numerical analysis

Considering that vernacular architecture may bear important lessons on hazard mitigation and that well-constructed examples showing traditional seismic resistant features can present far less vulnerability than expected, this study aims at understanding the resisting mechanisms and seismic behavior of vernacular buildings through detailed finite element modeling and nonlinear static (pushover) analysis. This paper focuses specifically on a type of vernacular rammed earth constructions found in the Portuguese region of Alentejo. Several rammed earth constructions found in the region were selected and studied in terms of dimensions, architectural layout, structural solutions, construction materials and detailing and, as a result, a reference model was built, which intends to be a simplified representative example of these constructions, gathering the most common characteristics. Different parameters that may affect the seismic response of this type of vernacular constructions have been identified and a numerical parametric study was defined aiming at evaluating and quantifying their influence in the seismic behavior of this type of vernacular buildings. This paper is part of an ongoing research which includes the development of a simplified methodology for assessing the seismic vulnerability of vernacular buildings, based on vulnerability index evaluation methods.

Process simulation support in BPM tools: The case of BPMN

Due to the increasing acceptance of BPM, nowadays BPM tools are extensively used in organizations. Core to BPM are the process modeling languages, of which BPMN is the one that has been receiving most attention these days. Once a business process is described using BPMN, one can use a process simulation approach in order to find its optimized form. In this context, the simulation of business processes, such as those defined in BPMN, appears as an obvious way of improving processes. This paper analyzes the business process modeling and simulation areas, identifying the elements that must be present in the BPMN language in order to allow processes described in BPMN to be simulated. During this analysis a set of existing BPM tools, which support BPMN, are compared regarding their limitations in terms of simulation support.

Design of a case-based reasoner for information security in military organizations

Information security is concerned with the protection of information, which can be stored, processed or transmitted within critical information systems of the organizations, against loss of confidentiality, integrity or availability. Protection measures to prevent these problems result through the implementation of controls at several dimensions: technical, administrative or physical. A vital objective for military organizations is to ensure superiority in contexts of information warfare and competitive intelligence. Therefore, the problem of information security in military organizations has been a topic of intensive work at both national and transnational levels, and extensive conceptual and standardization work is being produced. A current effort is therefore to develop automated decision support systems to assist military decision makers, at different levels in the command chain, to provide suitable control measures that can effectively deal with potential attacks and, at the same time, prevent, detect and contain vulnerabilities targeted at their information systems. The concept and processes of the Case-Based Reasoning (CBR) methodology outstandingly resembles classical military processes and doctrine, in particular the analysis of “lessons learned” and definition of “modes of action”. Therefore, the present paper addresses the modeling and design of a CBR system with two key objectives: to support an effective response in context of information security for military organizations; to allow for scenario planning and analysis for training and auditing processes.