Browsing by Issue Date, starting with "2019-06"
Now showing 1 - 10 of 93
Results Per Page
Sort Options
- Robot Workspace Monitoring using a Blockchain-based 3D Vision ApproachPublication . Lopes, Vasco; Pereira, Nuno; Alexandre, LuísBlockchain has been used extensively for financial purposes, but this technology can also be beneficial in other contexts where multi-party cooperation, security and decentralization of the data is essential. Properties such as immutability, accessibility and non-repudiation and the existence of smart-contracts make blockchain technology very interesting in robotic contexts that require event registration or integration with Artificial Intelligence. In this paper, we propose a system that leverages blockchain as a ledger to register events and information to be processed by Oracles and uses smart-contracts to control robots by adjusting their velocity, or stopping them, if a person enters the robot working space without permission. We show how blockchain can be used in computer vision problems by interacting with multiple external parties, Oracles, that perform image analysis and how it is possible to use multiple smart-contracts for different tasks. The method proposed is shown in a scenario representing a factory environment, but since it is modular, it can be easily adapted and extended for other contexts, allowing for simple integration and maintenance.
- Geometric algorithms for cavity detection on protein surfacesPublication . Simões, Tiago Miguel Carrola; Gomes, Abel João PadrãoMacromolecular structures such as proteins heavily empower cellular processes or functions. These biological functions result from interactions between proteins and peptides, catalytic substrates, nucleotides or even human-made chemicals. Thus, several interactions can be distinguished: protein-ligand, protein-protein, protein-DNA, and so on. Furthermore, those interactions only happen under chemical- and shapecomplementarity conditions, and usually take place in regions known as binding sites. Typically, a protein consists of four structural levels. The primary structure of a protein is made up of its amino acid sequences (or chains). Its secondary structure essentially comprises -helices and -sheets, which are sub-sequences (or sub-domains) of amino acids of the primary structure. Its tertiary structure results from the composition of sub-domains into domains, which represent the geometric shape of the protein. Finally, the quaternary structure of a protein results from the aggregate of two or more tertiary structures, usually known as a protein complex. This thesis fits in the scope of structure-based drug design and protein docking. Specifically, one addresses the fundamental problem of detecting and identifying protein cavities, which are often seen as tentative binding sites for ligands in protein-ligand interactions. In general, cavity prediction algorithms split into three main categories: energy-based, geometry-based, and evolution-based. Evolutionary methods build upon evolutionary sequence conservation estimates; that is, these methods allow us to detect functional sites through the computation of the evolutionary conservation of the positions of amino acids in proteins. Energy-based methods build upon the computation of interaction energies between protein and ligand atoms. In turn, geometry-based algorithms build upon the analysis of the geometric shape of the protein (i.e., its tertiary structure) to identify cavities. This thesis focuses on geometric methods. We introduce here three new geometric-based algorithms for protein cavity detection. The main contribution of this thesis lies in the use of computer graphics techniques in the analysis and recognition of cavities in proteins, much in the spirit of molecular graphics and modeling. As seen further ahead, these techniques include field-of-view (FoV), voxel ray casting, back-face culling, shape diameter functions, Morse theory, and critical points. The leading idea is to come up with protein shape segmentation, much like we commonly do in mesh segmentation in computer graphics. In practice, protein cavity algorithms are nothing more than segmentation algorithms designed for proteins.
- Investigation on electricity market designs enabling demand response and wind generationPublication . Hajibandeh, Neda; Catalão, João Paulo da Silva; Mariano, Sílvio José Pinto Simões; Shafie-khah, MiadrezaDemand Response (DR) comprises some reactions taken by the end-use customers to decrease or shift the electricity consumption in response to a change in the price of electricity or a specified incentive payment over time. Wind energy is one of the renewable energies which has been increasingly used throughout the world. The intermittency and volatility of renewable energies, wind energy in particular, pose several challenges to Independent System Operators (ISOs), paving the way to an increasing interest on Demand Response Programs (DRPs) to cope with those challenges. Hence, this thesis addresses various electricity market designs enabling DR and Renewable Energy Systems (RESs) simultaneously. Various types of DRPs are developed in this thesis in a market environment, including Incentive-Based DR Programs (IBDRPs), Time-Based Rate DR Programs (TBRDRPs) and combinational DR programs on wind power integration. The uncertainties of wind power generation are considered through a two-stage Stochastic Programming (SP) model. DRPs are prioritized according to the ISO’s economic, technical, and environmental needs by means of the Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) method. The impacts of DRPs on price elasticity and customer benefit function are addressed, including the sensitivities of both DR parameters and wind power scenarios. Finally, a two-stage stochastic model is applied to solve the problem in a mixed-integer linear programming (MILP) approach. The proposed model is applied to a modified IEEE test system to demonstrate the effect of DR in the reduction of operation cost.
- A Educação Física no sistema educativo portuguêsPublication . Faustino, António José Domingues; Pereira, António dos SantosO trabalho pretende, com base numa revisão documental e bibliográfica, proceder a uma análise histórica sobre a inserção/evolução da disciplina/matéria de Educação Física no quadro da instituição escolar portuguesa. Com ele, pretendemos o estabelecimento de relações de causa-efeito, quer sejam pedagógicas, antropológicas, sociais ou culturais, no âmbito do papel da Educação Física na formação humana, de onde decorrem os seguintes objetivos específicos: sinalizar aspetos relativos à presença da Educação Física no Ensino Primário entre 1772 e 1974; interpretar diferentes modos de ação decorrentes da presença da Educação Física no Ensino Primário entre 1772 e 1974; relacionar a presença da Educação Física no Ensino Primário entre 1772 e 1974 com a formação do Cidadão, do Militar e do Homem; identificar contributos para a formação em Educação Física do Professor Primário na atualidade. Os procedimentos utilizados na investigação incluem a recolha de dados em fontes primárias, particularmente a legislação pertinente, mas também as Histórias de Portugal, do Ensino e da Educação Física, entre outros. Na organização dos dados, utilizou-se uma combinação cronológico-temática, a precedência, justificando o uso da seriação cronológica. As afirmações por tópicos foram desenvolvidas a partir duma revisão da literatura da área do conhecimento relativa à Educação Física. O desenvolvimento da investigação orientou-se em quatro fases distintas de identificação com as seguintes tarefas: observação da evolução temporal dos programas escolares de Educação Física, particularmente do Ensino Primário; análise dos programas de formação inicial de professores do Ensino Primário; perceção de correntes ou perspetivas de influência; conferência de políticas sociais associadas à Educação Física. Como pontos de análise prévia, destacámos dois aspetos: as alterações organizacionais de serviços ministeriais e a construção da Ciência da Educação Física. Iniciando-se a análise com a oficialização do Ensino Primário (1772) as questões do ensino estiveram ligadas a ministérios com designações bem diversas, verificando-se que até à atualidade, a Educação Física e o Desporto, apesar de uma crescente importância em termos sociais, ainda não mereceram a distinção de um ministério próprio. No séc. XIX, apesar das correntes e sistemas que o percorreram, não se pode considerar que já existisse uma Ciência da Educação Física, só depois dos anos cinquenta do séc. XX, a Educação Física e o Desporto avançam para a comparação dos diversos métodos e teorias existentes, podendo considerar-se que com este esforço comparativo se atingiu a segunda fase da construção de uma ciência. Relativamente à análise realizada em quatro frentes diferenciadas: a evolução terminológica; a sobreposição no contexto escolar e nos planos de estudo; a relação com acontecimentos da História portuguesa; e as relações de desenvolvimento com tendências internacionais de desenvolvimento da Educação Física, podemos reunir as principais conclusões. Ao longo do período analisado (1772-1974), considera-se o atraso da influência das tendências internacionais em Portugal que atribuimos a diferentes causas: à situação periférica de Portugal na Europa; às contingências políticas da situação portuguesa; ao recurso a fontes indiretas para fundamentar as opções metodológicas desenvolvidas, o que acaba por atrasar a sua adequada implementação. Confirma-se ainda que existe uma relação entre os conteúdos dos programas de Educação Física e os acontecimentos mais marcantes da História de Portugal: a revolução liberal crente nas virtudes do homem em geral e em particular na sua vontade, a republicana, afirmando a sua cidadania e a participação no espaço público, ainda elitistas uma e outra, e a generalizadora do acesso a todos dos bens sociais valorizando cada um e promovendo a tolerância e a aceitação da diferença.
- O Mundo de Robert NozickPublication . Cabrita, Maria JoãoSe quiséssemos definir o mundo de Robert Nozick em poucas palavras, poderíamos rotulá-lo de “melhor dos mundos possíveis” ou “estrutura das utopias”, tomando de empréstimo o conceito desenvolvido pelo filósofo na IIIª parte de Anarchy, State, and Utopie (1974) - obra de filosofia política que o catapultou ao palco dos filósofos mais ilustres do séc. XX.
- Towards AGV Optimization using ROS and Stage SimulatorPublication . Silva, Bruno Carneiro da; Alexandre, LuísAutonomous Guided Vehicles (AGV) are currently being used in industry to move materials efficiently. Simulators may be used to help calculate the right number of AGVs needed for a particular task and also which types better suit the necessity of a company. This paper analyzes the characteristics of many of the most used simulators and focus on evaluating an environment using Stage and Robot Operating System (ROS), to find experimentally if one AGV may complete a specific task taking into account eventual path blockages by random events.
- Optimização de recursos hídricos em coordenação com a produção eólicaPublication . Silva, António José Cerejo da; Mariano, Sílvio José Pinto SimõesA produção diária de energia eólica é incerta. Eventuais desequilíbrios entre energia previamente acordada fornecer e energia efectivamente fornecida ao mercado do dia seguinte conduzem a aumentos dos custos do sistema que deverão ser remunerados pelos produtores em incumprimento, diminuindo assim os seus lucros, ou inviabilizando mesmo a sua participação no mercado de energia eléctrica. Uma forma de evitar custos decorrentes de incumprimento por parte dos produtores eólicos consiste na realização de lances de mercado em conjunto com produtores hídricos. Este trabalho propõe uma metodologia operacional para produção hidro-eólica que visa a optimização de lances conjuntos no mercado do dia seguinte. O problema de optimização é formulado na tese como um problema de optimização de produção hídrica em que são conhecidas, uma previsão de produção eólica, e uma previsão dos preços de energia no mercado pool do dia seguinte. O objectivo estabelecido consiste em satisfazer o lance de mercado acordado, anulando eventuais incumprimentos de energia por parte da produção eólica em ambiente de incerteza. O problema é resolvido em duas instâncias distintas: (i) uma em que a optimização hídro-eólica não tem recurso de bombagem e (ii) outra em que a optimização hidro-eólica tem recurso de bombagem, avaliando os benefícios operacionais decorrentes da licitação conjunta. Os erros na previsão da potência eólica têm um efeito sobre a solução óptima para os lances conjuntos que não é simétrico: aos erros por defeito corresponde em geral uma depreciação maior da solução óptima que a valorização correspondente aos erros por excesso. Por isso, e de forma a não prejudicar a futura eficiência da operação hídrica, os lances conjuntos devem procurar corrigir essa assimetria, sendo mais conservadores sobre a previsão da produção eólica. E devem ser tanto mais conservadores quanto maior for a incerteza sobre essas previsões. Na tese é quantificada a redução sobre a previsão da produção eólica necessária para neutralizar o efeito desta assimetria, como função da incerteza da previsão.
- A utilização da mesa interativa por multitoque na sala de aula e o seu impacte na aprendizagem de conteúdos de AstronomiaPublication . Ramalho, Helder José Carvalheiro; Simões, Maria de Fátima de Jesus; Parada, Paulo André de PaivaA Mesa Interativa por Multitoque (MIM) é um ecrã de grandes dimensões com tecnologia touch-screen de ecrã tátil, disposto horizontalmente, que funciona de modo análogo ao tablet, mas com a vantagem de permitir vários utilizadores em simultâneo. Alguns autores referem que as MIM estarão disseminadas pelas escolas num futuro muito próximo e já existem vários estudos que apresentam evidências dos efeitos positivos que estas mesas têm na aprendizagem, embora não sejam abundantes as pesquisas realizadas com estes dispositivos em contextos educativos reais. Algumas das empresas que comercializam os quadros interativos multimédia que equipam as nossas escolas também já apresentam a MIM como uma solução educativa, pois depressa se aperceberam das vantagens que a combinação do multitoque/ multiutilizadores permite no âmbito do trabalho cooperativo entre alunos. Estes dispositivos comercializam-se atualmente com preços proibitivos, pelo que são muito poucas as nossas escolas que as possuem. No entanto, existem soluções funcionais de baixo custo que são possíveis de implementar nas salas de aula, embora haja necessidade de uma plataforma multitoque acessível aos professores para construir os seus recursos educativos. Assim, neste trabalho apresentamos um estudo piloto da construção de uma mesa interativa por multitoque low cost de baixo custo, a ser utilizada por alunos na faixa etária dos 11-15 anos de idade, a qual testámos com um pequeno grupo cooperativo de três elementos numa experiência de ensino-aprendizagem no ano letivo 2015/16. O principal objetivo da nossa investigação foi averiguar qual o impacto direto que a utilização dessas mesas tem nos resultados da aprendizagem da Física. Este trabalho apresenta também as conclusões de um estudo empírico que realizámos numa sala de aula do Agrupamento de Escolas de Paião (Figueira da Foz), utilizando como recursos educativos três Mesas Interativas por Multitoque. A pesquisa foi desenvolvida durante o ano letivo de 2016/17 com uma turma experimental do 7.º ano de escolaridade no âmbito da disciplina de Físico-Química. Realizámos quatro experiências de ensino-aprendizagem, tendo nós, o professor investigador, elaborado previamente recursos educativos digitais multitoque para serem explorados pelos alunos, em grupo, com as mesas. A metodologia de trabalho de grupo que implementámos teve por base a aprendizagem cooperativa, concretamente o método “cabeças numeradas juntas” que é o indicado para atividades de revisão de conteúdos. Na aula seguinte à utilização da mesa, os alunos da turma experimental foram sujeitos a uma mini ficha de avaliação formativa e individual cujas questões incidiram nos conteúdos explorados com as MIM. Outros alunos de uma turma diferente (turma de controlo), não sujeitos às mesmas estratégias e recursos, realizaram também a mesma mini ficha de avaliação, tendo os seus resultados sido comparados com os da turma experimental. Mais tarde, todos os alunos do 7.º ano deste Agrupamento foram avaliados nos mesmos conteúdos através de uma ficha de avaliação formativa. A comparação e análise de todos os resultados sugere que a utilização sistemática das MIM na sala de aula tem consequências positivas no sucesso educativo dos alunos e na sua motivação para as aprendizagens.
- Black holes, gravitational waves and fundamental physicsPublication . Barack, Leor; Cardoso, Vitor; Nissanke, Samaya; Sotiriou, Thomas P.; Velhinho, JoséThe grand challenges of contemporary fundamental physics---dark matter, dark energy, vacuum energy, inflation and early universe cosmology, singularities and the hierarchy problem---all involve gravity as a key component. And of all gravitational phenomena, black holes stand out in their elegant simplicity, while harbouring some of the most remarkable predictions of General Relativity: event horizons, singularities and ergoregions. The hitherto invisible landscape of the gravitational Universe is being unveiled before our eyes: the historical direct detection of gravitational waves by the LIGO-Virgo collaboration marks the dawn of a new era of scientific exploration. Gravitational-wave astronomy will allow us to test models of black hole formation, growth and evolution, as well as models of gravitational-wave generation and propagation. It will provide evidence for event horizons and ergoregions, test the theory of General Relativity itself, and may reveal the existence of new fundamental fields. The synthesis of these results has the potential to radically reshape our understanding of the cosmos and of the laws of Nature. The purpose of this work is to present a concise, yet comprehensive overview of the state of the art in the relevant fields of research, summarize important open problems, and lay out a roadmap for future progress.
- Optimization of FPSO Glen Lyon Mooring LinesPublication . Figueiredo, Paulo Alexandre Rodrigues de Vasconcelos; Brojo, Francisco Miguel Ribeiro ProençaDuring oil and gas inspection and extraction operations both in deep and ultra-deep water, vessel mooring is a very important factor for the development of oil fields. For these depths, standard stand-alone surface facilities e.g. jack up rigs or offshore fixed platforms are not suitable due to the harsh collinear and non-collinear environment in-situ (location, waves, surface and underwater current, sea tides, ice, etc.). For deep sea wells clusters, it is usual to use floating production storage offloading (FPSO) as surface platforms for long time exploitation periods. Subsea expenditure, refers the cost of the subsea project and generally includes the capital expenditures (capex) and operational expenditures (opex). In the production of hydrocarbons capex and opex exponentially increases with increasing depth, resulting in a need for precise detailed design phase for analysis of systems to verify components strength, ductility and fatigue, stiffness, instabilities, corrosion etc. The design of oilfields is most of the times overrated (in a very conservative way) due to several requirements and complex models of costs evaluation. After detailed phase and installation of all facilities and components, as well as due to the expected life design for hydrocarbons exploitation all anchoring system shall withstand the environmental loads in order to not compromise the operation. Each oilfield has a unique development, since environmental phenomena are unique in each earth location. This work refers to the optimization process of an anchoring system for deep waters in the Schiehallion Field, or in other words, the complete development of the mooring system for a FPSO, from the positioning in-situ with environmental conditions and vessel characteristics (Orcaflex), further optimization of the mooring system for an equivalent system (Matlab), mechanical design of the mooring system (CATIA), structural detailed analysis (Altair and Nastran) as fatigue life analysis. In order to reproduce all the mooring process, it is performed and initial comparison of the former FPSO (Schiehallion FPSO) that has been working in-situ since 1993 till its replacement for the new vessel (Glen Lyon FPSO). Due to the latest discoveries in the oilfield, the project has to be redesigned alongside with former wells and having in consideration recent discovered wells. Further optimization of the complete fixation system was verified as well as finally detailed structural analysis of specific components in key locations with higher margin of failure. Within this work, all the methodology which led to the optimization of Glen Lyon mooring lines was fully detailed from vessel analysis to detailed mooring mechanical design, constraints and requirements were applied, trade-offs and assumptions made during this critical development phase are presented and discussed.