Estudo da interação Homem-computador (HCI): tablets com conteúdos educativos num contexto de sala de aula

Esta investigação teve como objetivo estudar a experiência de utilização de tablets com conteúdos educativos por estudantes do 3º ano do Ensino Primário, em contexto de sala de aula, além de identificar fatores positivos e negativos relacionados com a interação com os tablets. Pretendemos também perceber se é possível utilizar o tablet como principal ferramenta de suporte ao ensino. O estudo decorreu durante a implementação de um projeto-piloto, para o qual foi instalado um sistema tecnológico adaptado ao ensino. Foi utilizada uma amostra de 19 estudantes, com idades compreendidas entre os 8 e 9 anos. As metodologias de estudo usadas, nomeadamente observações, entrevistas e entrevistas contextuais, permitiram a recolha de dados qualitativos e quantitativos. Ficou demonstrado que utilizadores com um nível de literacia digital reduzido conseguem ter experiências satisfatórias e que a capacidade de adaptação e aprendizagem respondem às necessidades. Pela análise aos dados obtidos, pudemos concluir que os tablets podem substituir os livros e cadernos em papel, desde que integrados num sistema tecnológico adaptado, e se tiverem especificações técnicas, periféricos e aplicações semelhantes ao material disponível no projeto-piloto estudado. Ainda assim, identificámos algumas limitações importantes e sugerimos algumas soluções. As conclusões devem ser consideradas para a avaliação, desenho e implementação de novas interfaces de utilizador, baseadas em eventos de toque e destinadas à utilização num contexto similar ao descrito no estudo. As características específicas do contexto onde decorreu este estudo deixam algumas questões em aberto, que devem ser estudadadas em trabalhos futuros.

A interação entre sistemas de informação e o trabalho no setor bancário no Brasil: uma análise estruturalista

Esta tese teve como objetivo entender em que condições se dá o processo de interação entre o trabalho e três sistemas de informação (SIs) utilizados em duas instituições bancárias no Brasil. Procurei compreender como os sistemas de informação são reconstruídos por seus usuários, nas práticas do trabalho, e como o trabalho é modificado pela inserção de novos sistemas. Utilizando procedimentos metodológicos baseados no estruturalismo, busquei a estrutura que subjaz às práticas adotadas pelos agentes, associadas aos sistemas e ao trabalho. A coleta de dados para a pesquisa foi realizada com base em 46 entrevistas semi-estruturadas realizadas com gestores de TI e usuários, pela observação do contexto organizacional e pelo exame de documentos referentes aos sistemas. Na análise dos dados, o diagnóstico e o estudo de 11 práticas me permitiram identificar quais as mais relevantes para a interação entre os agentes e os dispositivos, no que se refere a reconstruções de SIs e a modificações sobre o trabalho. Identifiquei, na pesquisa empírica, uma estrutura de arranjo operacional, que assegura a interação entre agentes e sistemas. Esse arranjo tem a forma de uma retícula de sobreposição das práticas, uma rede de relações. As práticas, em isolado, não garantem a interação entre o sistema e o trabalho. Essa interação é assegurada pela composição entre as práticas. Da interpretação desta estrutura manifesta, identifiquei uma estrutura subjacente à interação entre os sistemas e o trabalho. Alcancei-a buscando as explicações para cada prática. Nestas explicações, identifiquei conjuntos de elementos de poder e resistência, de confluência de interesses individuais e organizacionais e de conformismo e conformidade dos agentes com o que foi instituído pela organização. A análise destes conjuntos de elementos me permitiu chegar à tese sustentada por esta pesquisa: a interação entre os sistemas de informação e o trabalho é definida por uma estrutura de conversão recíproca. Esta conversão se dá pela humanização dos sistemas e pela tecnicização do trabalho. O ajustamento continuado, presente entre os sistemas de informação e o trabalho, faz com que a tecnologia se torne mais adequada ao contexto e que as pessoas estejam mais bem preparadas para lidar com a tecnologia. A estrutura de conversão recíproca tem a forma de um oroborus, a serpente que engole ou vomita a própria cauda e simboliza o que se regenera, se recria. Tal como o oroburus, a estrutura de conversão recíproca é uma auto-reconstrução.

Interface virtual com sensor 3D para interação de pessoas acamadas

A interação homem-máquina tem evoluído significativamente nos últimos anos, a ponto de permitir desenvolver soluções adequadas para apoio a pessoas que possuem um certo tipo de limitação física ou cognitiva. O desenvolvimento de técnicas naturais e intuitivas de interação, as chamadas Natural User Interface (NUI), permitem, hoje, que pessoas que estejam acamadas e/ou com incapacidade motora possam executar um conjunto de ações por intermédio de gestos, aumentando assim a sua qualidade de vida. A solução implementada neste projecto é baseada em processamento de imagem e visão por computador através do sensor 3D Kinect e consiste numa interface natural para o desenvolvimento de uma aplicação que reconheça gestos efetuados por uma mão humana. Os gestos identificados pela aplicação acionam um conjunto de ações adequados a uma pessoa acamada, como, por exemplo, acionar a emergência, ligar ou desligar a TV ou controlar a inclinação da cama. O processo de desenvolvimento deste projeto implicou várias etapas. Inicialmente houve um trabalho intenso de investigação sobre as técnicas e tecnologias consideradas importantes para a realização do trabalho - a etapa de investigação, a qual acompanhou praticamente todo o processo. A segunda etapa consistiu na configuração do sistema ao nível do hardware e do software. Após a configuração do sistema, obtiveram-se os primeiros dados do sensor 3D Kinect, os quais foram convertidos num formato mais apropriado ao seu posterior tratamento. A segmentação da mão permitiu posteriormente o reconhecimento de gestos através da técnica de matching para os seis gestos implementados. Os resultados obtidos são satisfatórios, tendo-se contabilizado cerca de 96% de resultados válidos. A área da saúde e bem-estar tem necessidade de aplicações que melhorem a qualidade de vida de pessoas acamadas, nesse sentido, o protótipo desenvolvido faz todo o sentido na sociedade actual, onde se verifica o envelhecimento da população.

A biosignal embedded system for physiological computing

Thesis submitted in the fulfilment of the requirements for the Degree of Master in Electronic and Telecomunications Engineering

Hand gesture recognition system based in computer vision and machine learning : applications on human-machine interaction

Sendo uma forma natural de interação homem-máquina, o reconhecimento de gestos implica uma forte componente de investigação em áreas como a visão por computador e a aprendizagem computacional. O reconhecimento gestual é uma área com aplicações muito diversas, fornecendo aos utilizadores uma forma mais natural e mais simples de comunicar com sistemas baseados em computador, sem a necessidade de utilização de dispositivos extras. Assim, o objectivo principal da investigação na área de reconhecimento de gestos aplicada à interacção homemmáquina é o da criação de sistemas, que possam identificar gestos específicos e usálos para transmitir informações ou para controlar dispositivos. Para isso as interfaces baseados em visão para o reconhecimento de gestos, necessitam de detectar a mão de forma rápida e robusta e de serem capazes de efetuar o reconhecimento de gestos em tempo real. Hoje em dia, os sistemas de reconhecimento de gestos baseados em visão são capazes de trabalhar com soluções específicas, construídos para resolver um determinado problema e configurados para trabalhar de uma forma particular. Este projeto de investigação estudou e implementou soluções, suficientemente genéricas, com o recurso a algoritmos de aprendizagem computacional, permitindo a sua aplicação num conjunto alargado de sistemas de interface homem-máquina, para reconhecimento de gestos em tempo real. A solução proposta, Gesture Learning Module Architecture (GeLMA), permite de forma simples definir um conjunto de comandos que pode ser baseado em gestos estáticos e dinâmicos e que pode ser facilmente integrado e configurado para ser utilizado numa série de aplicações. É um sistema de baixo custo e fácil de treinar e usar, e uma vez que é construído unicamente com bibliotecas de código. As experiências realizadas permitiram mostrar que o sistema atingiu uma precisão de 99,2% em termos de reconhecimento de gestos estáticos e uma precisão média de 93,7% em termos de reconhecimento de gestos dinâmicos. Para validar a solução proposta, foram implementados dois sistemas completos. O primeiro é um sistema em tempo real capaz de ajudar um árbitro a arbitrar um jogo de futebol robótico. A solução proposta combina um sistema de reconhecimento de gestos baseada em visão com a definição de uma linguagem formal, o CommLang Referee, à qual demos a designação de Referee Command Language Interface System (ReCLIS). O sistema identifica os comandos baseados num conjunto de gestos estáticos e dinâmicos executados pelo árbitro, sendo este posteriormente enviado para um interface de computador que transmite a respectiva informação para os robôs. O segundo é um sistema em tempo real capaz de interpretar um subconjunto da Linguagem Gestual Portuguesa. As experiências demonstraram que o sistema foi capaz de reconhecer as vogais em tempo real de forma fiável. Embora a solução implementada apenas tenha sido treinada para reconhecer as cinco vogais, o sistema é facilmente extensível para reconhecer o resto do alfabeto. As experiências também permitiram mostrar que a base dos sistemas de interação baseados em visão pode ser a mesma para todas as aplicações e, deste modo facilitar a sua implementação. A solução proposta tem ainda a vantagem de ser suficientemente genérica e uma base sólida para o desenvolvimento de sistemas baseados em reconhecimento gestual que podem ser facilmente integrados com qualquer aplicação de interface homem-máquina. A linguagem formal de definição da interface pode ser redefinida e o sistema pode ser facilmente configurado e treinado com um conjunto de gestos diferentes de forma a serem integrados na solução final.

Proposta de normalização da gestão de sinistros, na relação entre hospitais e fornecedores de seguros de saúde

Trabalho de projeto apresentado à Escola Superior de Comunicação Social como parte dos requisitos para obtenção de grau de mestre em Audiovisual e Multimédia.

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.

Development of advanced human robot interaction systems

O trabalho aqui apresentado é a Dissertação da minha Tese do curso de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores do ISEP, realizada em parceria com o INESC TEC. O trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema avançado de interação entre homem-robô, usando ferramentas de software livres e de domínio público e hardware pouco dispendioso e facilmente acessível. Pretende-se que o sistema desenvolvido possa ser adotado por pequenas ou micro empresas, daí a restrição monetária. Este tipo de empresas tem, por norma, uma capacidade de investimento pequena, e ficam impossibilitadas de aceder a este tipo de sistemas automatizados se estes forem caros. No entanto, o robô continua a ser um componente fundamental, sendo dispendioso. Os trabalhos realizados pelos sistemas robóticos podem por um lado, ser repetitivos sem necessidade de grandes ajustes; por outro lado, o trabalho a realizar pode ser bastante diverso, sendo necessários bastantes ajustes com (possivelmente) programação do robô. As empresas podem não ter disponível mão-de-obra qualificada para realização da programação do robô. Pretende-se então um sistema de “ensino” que seja simples e rápido. Este trabalho pretende satisfazer as necessidades de um sistema de interação homem-robô intuitivo mesmo para operadores que não estejam familiarizados com a robótica. Para simplificar a transferência de informação da tarefa a desempenhar pelo sistema robótico é usado um sistema de infravermelhos para delinear a operação a desempenhar, neste caso concreto uma operação de soldadura. O operador usa um apontador com marcadores, a posição destes marcadores é detetada usando duas câmaras para permitir o posicionamento tridimensional no espaço. As câmaras possuem filtros infravermelhos para separar o espectro de luz. Para o controlo do sistema e interface com o robô é usado um computador de baixos recursos computacionais e energéticos, e também de baixo custo. O sistema desenvolvido é portanto computacionalmente leve para poder ser executado neste computador.

Scalable Intelligence for Scheduling Systems

A personalização é um aspeto chave de uma interação homem-computador efetiva. Numa era em que existe uma abundância de informação e tantas pessoas a interagir com ela, de muitas maneiras, a capacidade de se ajustar aos seus utilizadores é crucial para qualquer sistema moderno. A criação de sistemas adaptáveis é um domínio bastante complexo que necessita de métodos muito específicos para ter sucesso. No entanto, nos dias de hoje ainda não existe um modelo ou arquitetura padrão para usar nos sistemas adaptativos modernos. A principal motivação desta tese é a proposta de uma arquitetura para modelação do utilizador que seja capaz de incorporar diferentes módulos necessários para criar um sistema com inteligência escalável com técnicas de modelação. Os módulos cooperam de forma a analisar os utilizadores e caracterizar o seu comportamento, usando essa informação para fornecer uma experiência de sistema customizada que irá aumentar não só a usabilidade do sistema mas também a produtividade e conhecimento do utilizador. A arquitetura proposta é constituída por três componentes: uma unidade de informação do utilizador, uma estrutura matemática capaz de classificar os utilizadores e a técnica a usar quando se adapta o conteúdo. A unidade de informação do utilizador é responsável por conhecer os vários tipos de indivíduos que podem usar o sistema, por capturar cada detalhe de interações relevantes entre si e os seus utilizadores e também contém a base de dados que guarda essa informação. A estrutura matemática é o classificador de utilizadores, e tem como tarefa a sua análise e classificação num de três perfis: iniciado, intermédio ou avançado. Tanto as redes de Bayes como as neuronais são utilizadas, e uma explicação de como as preparar e treinar para lidar com a informação do utilizador é apresentada. Com o perfil do utilizador definido torna-se necessária uma técnica para adaptar o conteúdo do sistema. Nesta proposta, uma abordagem de iniciativa mista é apresentada tendo como base a liberdade de tanto o utilizador como o sistema controlarem a comunicação entre si. A arquitetura proposta foi desenvolvida como parte integrante do projeto ADSyS - um sistema de escalonamento dinâmico - utilizado para resolver problemas de escalonamento sujeitos a eventos dinâmicos. Possui uma complexidade elevada mesmo para utilizadores frequentes, daí a necessidade de adaptar o seu conteúdo de forma a aumentar a sua usabilidade. Com o objetivo de avaliar as contribuições deste trabalho, um estudo computacional acerca do reconhecimento dos utilizadores foi desenvolvido, tendo por base duas sessões de avaliação de usabilidade com grupos de utilizadores distintos. Foi possível concluir acerca dos benefícios na utilização de técnicas de modelação do utilizador com a arquitetura proposta.

Controlo remoto de um robô com recurso ao sistema Android

A interação homem-máquina é muitas vezes um processo excessivamente artificial. Para o homem constitui um desafio permanente a otimização dessa interação capaz de controlar a máquina de modo mais eficiente através de uma maior simplicidade de procedimentos. Este estudo sugere uma forma facilitadora desse controlo. Neste caso, pretende-se controlar um robô por meio de tele-operação, sem contacto visual direto. Um robô incorporando uma câmara é controlado através de um smartphone, que para tal, irá exibir na sua interface a visão do robô e um painel tátil para o controlar. No que diz respeito ao controlo, foram desenvolvidos dois modos de condução, um manual e outro com a velocidade assistida, recorrendo à lei de potência 2/3. Deste modo, deseja-se mostrar que o modo de condução de velocidade assistida facilita a condução ao homem. Com essa finalidade, foi implementado um sistema assente na construção de um robô e no desenvolvimento de uma aplicação Android para controlo do mesmo. Com recurso a este sistema, foi elaborada uma experiência, da qual foram recolhidos dados a fim de testar a hipótese que um robô que implementa leis biológicas no seu modo de funcionamento, facilita a interação homem-máquina.

Hand gesture recognition system based in computer vision and machine learning: Applications on human-machine interaction

Tese de Doutoramento em Engenharia de Eletrónica e de Computadores

Prospecção da doença de Chagas na região de Janaúba, Minas Gerais

Relata-se uma atividade prospectiva para doença de Chagas em uma ampla região de projetos de colonização ao norte de Minas Gerais. Pesquisa de triatomíneos e tripanossomos e inquéritos clínico e sorológico na população revelaram presença marcante de triatomíneos na área, com mais de 60% dos domicílios infestados por Triatoma infestans ou T. sordida, com índices globais de positividade para Trypanosoma (Schizotrypanum) cruzi ao nível de 60% dos insetos capturados. Definem-se duas situações distintas segundo a domiciliação destas espécies, estando a de T. infestans seguramente ligada aos padrões precários de habitação das populações mais pobres, especialmente em Lagedinho e Gado Bravo, com altos índices de densidade domiciliar desta espécie. T. sordida predomina aparentemente ao Sul (Janaúba), sugerindo-se que a espécie esteja ainda em fase predominantemente silvestre, com focos esporádicos de domiciliação. A análise da população revela índices relativamente altos de infecção (globalmente em torno de 10%) demostrável sorologicamente, indicando-se transmissão recente através de exames positivos em pessoas de baixa idade. A aparente escassez de formas clínicas graves sugre, em princípio, que a doença de Chagas esteja, no momento, se implantando na região como doença humana, reproduzindo ali o que deve ter ocorrido em vastas extensões do país nos últimos 200 anos. Paralelamente ao interesse do estudo ecológico da interação homem-vetor-tripanossomo, a situação observada parece constituir importante modelo para situações concretas e atuais, como seja a conquista da Amazônia, inclusive e principalmente em relação às medidas de prevenção cabíveis em benefício de populações pioneiras.

Interfaces entre a ciência da informação e a ciência cognitiva

Estudo panorâmico sobre aspectos da ciência da informação (CI) e da ciência cognitiva (CC), apontando recentes contribuições em quatro de suas possíveis interseções: categorização, indexação, recuperação da informação (RI) e interação homem-computador.