Candidato
Luís Carlos de Sousa Moreira Neto

Data, Hora e Local
31 de janeiro, 14:15, Sala de Atos da FEUP

Presidente do Júri
Doutor Carlos Miguel Ferraz Baquero-Moreno, Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Vogais
Doutor Julio Luis Medina Pasaje, Professor Associado do Departamento de Ingeniería Informática y Electrónica da Facultad de Ciencias da Universidad de Cantabria, Espanha;
Doutor António Eduardo Vitória do Espírito Santo, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Eletromecânica da Faculdade de Engenharia da Universidade da Beira Interior;
Doutor Pedro Nuno Ferreira da Rosa da Cruz Diniz, Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor Luis Miguel Pinho de Almeida, Professor Associado com Agregação do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor Gil Manuel Magalhães de Andrade Gonçalves, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientador).

Resumo:
“Em todas as atividades da nossa sociedade, a eficiência é uma preocupação crescente na busca por um mundo sustentável. Embora relevante em todos os níveis, nas atividades de larga escala os resultados de uma atividade eficiente são especialmente notórios. A indústria, especificamente a indústria de transformação e produção em massa, é um bom exemplo onde a eficiência tem um impacto significativo. Facilmente se percebe que os preços competitivos dos bens produzidos em massa são o resultado direto da procura por uma crescente eficiência na indústria. O mercado está a evoluir para modelos de negócio que colocam o utilizador numa posição central, podendo este interferir diretamente no desenho dos produtos. Na indústria do futuro, um consumidor final poderá customizar um produto online, dar a ordem de produção e ver o bem entregue, tudo no mesmo dia. Esta fascinante possibilidade será resultado da combinação entre eficiência e flexibilidade dos processos produtivos. Quer em contexto académico, quer em contexto industrial, vários nomes são aplicados a este novo paradigma: Industria 4.0, Fábricas do Futuro ou Produção Inteligente; todos referentes ao mesmo advento tecnológico. Este conceito abrange múltiplos domínios tecnológicos, apresentando uma riqueza de oportunidades de investigação e criando a necessidade de tecnologias inovadoras. Esta tese investiga dois domínios tecnológicos relacionados com este novo paradigma e aborda um problema chave em cada domínio. No domínio dos Sistemas de Produção Cíber-Físicos, aborda o problema de estabelecer uma rede uniformizada de ativos industriais onde o software e as suas ligações com outros ativos sejam claramente discerníveis e reconhecidas. No domínio dos Sistemas de Manufatura Reconfiguráveis, aborda o ritmo acelerado com que as linhas de produção terão que ser reconfiguradas, e, em particular, como o software terá de ser reconfigurado em paralelo com as linhas de produção e a facilidade com que o novo software pode ser desenvolvido e inserido em produção para atender a desafios emergentes. Uma solução para ambos os problemas deriva do campo da Engenharia de Software Baseada em Componentes, onde esta tese se inspirou para desenvolver um sistema Smart Component inovador, com especial destaque nas capacidades de reconfiguração e distribuição de software. O sistema proposto explora a utilização do Linux, um sistema operativo de uso geral, como ambiente de execução (RTE) de componentes. Através da combinação de partilha direta de memória entre componentes e da utilização de computação paralela e reconfigurável, o sistema proposto atende aos padrões de desempenho de aplicações industrias estabelecidos, demonstrando um alto grau de flexibilidade e capacidade de reutilização de componentes. A flexibilidade do Smart Component é demonstrada através da implementação de dois modelos de componentes. O modelo de componentes IEC 61499, projetado para modelar aplicações distribuídas orientadas a eventos, para monitorização e controlo de sistemas industriais, e o modelo Smart Object Self-Description (SOSD), desenvolvido pelo autor para descrever componentes de software, assim como as suas interligações e as suas associações a ativos industriais. A implementação do IEC 61499 foi diretamente comparada a outros RTEs existentes, superando-os em casos de uso reais e igualando o melhor desempenho de um dos RTEs quando aplicado um benchmark sugerido na literatura. De forma a avaliar o desempenho de reconfiguração do Smart Component, assim como o método simplificado de desenvolvimento de componentes de software, foram ainda propostos nesta tese benchmarks adicionais. A eficácia da implementação do modelo SOSD foi validada através da sua aplicação a um caso de uso real, fornecendo a outros nós de um Sistema de Produção Cíber-Físico o contexto sobre a origem dos dados recolhidos e os componentes de software responsáveis pelo seu processamento. Ao utilizar o Linux como RTE, foi possível demonstrar que a camada de software tradicionalmente dedicada à gestão de componentes é desnecessária, devido ao sistema proposto ser capaz de executar aplicações em conformidade com padrões de desempenho relevantes, ao mesmo tempo que mostra uma flexibilidade superior, superando os RTEs testados que utilizam a abordagem tradicional. Apesar de existirem muitos ambientes de execução para componentes de software, poucos permitem o desenvolvimento e utilização simultânea de componentes construídos em mais do que uma linguagem de programação, e nenhum – dado o conhecimento atual do autor – permite o desenvolvimento de componentes em qualquer linguagem de programação – desde que essa linguagem suporte leitura e escrita de ficheiros. A simplicidade de desenvolver um programa de software para Linux e convertê-lo num componente de software é uma característica promissora que deverá beneficiar o desenvolvimento de aplicações de controlo e monitorização industrial, pois acrescenta ao processo de desenvolvimento de aplicações industriais os benefícios de múltiplas linguagens de programação de alto nível.”

Candidato:
Rui Portocarrero Macedo de Morais Sarmento

Data, Hora e Local
24 de julho, às 14:00, na Sala de Atos (L202A) do DEGI, FEUP

Presidente do Júri:
Doutor Carlos Manuel Milheiro de Oliveira Pinto Soares, Professor Associado da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Vogais
Doutor José Fernando Ferreira Mendes, Professor Catedrático do Departamento de Física da Universidade de Aveiro;
Doutor Bruno Emanuel da Graça Martins, Professor Associado do Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa;
Doutor Pavel Bernard Brazdil, Professor Emérito da Faculdade de Economia da Universidade do Porto (Coorientador);
Doutor Henrique Daniel de Avelar Lopes Cardoso, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor Sérgio Sobral Nunes, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

A tese foi orientada pelo Doutor João Manuel Portela da Gama, Professor Catedrático da Faculdade de Economia da Universidade do Porto.

Resumo:

“A sumarização e organização da produção de documentos de uma organização, de forma intuitiva e escalonável, para grandes quantidades de dados, é de grande importância no apoio à tomada de decisão. Esta tese pretende desenvolver um estudo teórico e prático, para resolver estes desafios.

O conteúdo desta dissertação nasceu após a construção de um protótipo de software com algoritmos estaticos, para analisar e fornecer suporte à decisão, a partir de documentos de texto e de uma rede de autores de documentação científica. Várias vantagens foram comprovadas com o uso deste protótipo mencionado. No entanto, havia algumas preocupações em relação à capacidade do protótipo de lidar com redes de dimensões superiores e também com uma grande quantidade de documentos. O estudo de caso de desenvolvimento considera a afinidade entre autores em grande escala e em constante evolução. O primeiro desafio é dimensionar os métodos de representação dos documentos dos autores. O segundo desafio é capturar o desenvolvimento temporal da organização. Considerando este contexto, desenvolvemos e implementamos técnicas de streaming para a caracterização de cada documento e outras subunidades da organização. Para caracterizar, houve interesse por integração em grupos de afinidade identificados por palavras-chave e medidas de relevância. Concluímos este trabalho testando vários algoritmos desenvolvidos, para diminuir a desvantagem do protótipo original e reunindo uma panóplia de soluções para problemas relacionados às técnicas de streaming de texto, considerando uma abordagem em larga escala para a análise correspondente. Foram utilizadas técnicas de recuperação de informação, sendo necessária a análise de redes sociais e streaming de dados. Resolvemos vários problemas associados com a análise eficiente de fluxos de texto, usando várias técnicas, desde técnicas de análise de fluxos puros até técnicas de redes complexas em evolução. Estas técnicas que serviram de base para inovação e contribuição com mais de dez novos algoritmos provaram melhorar o protótipo e resolver os problemas que nos levaram a melhorar e contribuir também para diversas áreas da análise de textos e fluxos de texto.”

Palavras-Chave: Streaming; Fluxo e Dados Evolutivos; Análise de Texto; Análise de Redes Sociais e Complexas; Visualização de Redes Sociais e Complexas.

Candidata:
Adriana Silva Souza

Data, Hora e Local:
10 de julho, às 10:30, na Sala de Atos da FEUP

Presidente:
Doutor António Fernando Vasconcelos Cunha Castro Coelho, Professor Associado com Agregação da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Vogais:
Doutor Vitor Manuel Pereira Duarte dos Santos, Professor Auxiliar da NOVA Information Management School da Universidade Nova de Lisboa;
Doutor João Manuel Pereira Barroso, Professor Associado com Agregação, Vice-Reitor para a Inovação, Transferência de Tecnologia e Universidade Digital da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro;
Doutor João Paulo Ramos Teixeira, Professor Coordenador do Departamento de Eletrotecnia da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Bragança;
Doutora Maria Selene Henriques da Graça Vicente, Professora Auxiliar do Departamento de Psicologia da Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação da Universidade do Porto;
Doutora Maria do Rosário Marques Fernandes Teixeira de Pinho, Professora Associada do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor Diamantino Rui da Silva Freitas, Professor Associado do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (orientador).

Resumo:

“A fala sintetizada de conteúdos matemáticos ainda apresenta diversos desafios, pois a Matemática para ser compreendida pelas pessoas com deficiência visual, precisa ser verbalizada detalhadamente, o que gera longas saídas e ocasiona sobrecarga cognitiva, além disso, a matemática possui regras que são bastaste peculiares, portanto, os limites prosódicos como pausas e entoação, na maioria das vezes, não são sintetizados da forma adequada. Para minimizar essa problemática, essa investigação propõem um modelo que faz uso da prosódia e da interacção para acessar as expressões matemáticas. Para desenvolvimento do modelo, nos apoiamos na metodologia de Pesquisa Baseada em Design e dividimos a investigação em quatro etapas, na primeira etapa foi feita uma revisão sistemática da literatura, realizamos uma investigação de exploração inicial com entrevistas com estudantes com deficiência visual e professores de braille e analisamos também a matemática falada pelos sintetizadores de voz. Na segunda etapa da investigação, foi criado um corpus de expressões matemáticas falados por professores da área para dar suporte à investigação sobre a prosódia. A entoação e as pausas foram os componentes prosódicos investigados. Embora os estudos não tenham sido aprofundados na entoação, fizemos alguns ensaios de modulação prosódica da frequência fundamental, a destacar trechos das expressões matemáticas de acordo com o nível na árvore MathML. No respeitante às pausas, identificamos os seus principais padrões nas expressões matemáticas. Realizamos também um experimento de rastreamento ocular com pessoas videntes, para compreender os processos cognitivos em torno da observação, análise e processamento das expressões matemáticas. Na terceira etapa, foi criado e avaliado com estudantes com deficiência visual um modelo de regressão linear que calcula as pausas para as expressões matemáticas de forma dinâmica. Os resultados mostraram avanços introduzidos pelas soluções encontradas, avanços percebidos principalmente quando as expressões matemáticas não são familiares aos estudantes. Os resultados do experimento de rastreamento ocular apontaram que além da complexidade da expressão matemática, foi necessário propôr um novo conceito formal que foi denominado diversidade, quantificando essa propriedade subjectiva das estruturas das expressões, porque se verificou que também impacta durante o processamento cognitivo das expressões. A análise dos dados forneceu pistas para a criação do modelo de interacção que faz uso da diversidade para controlar a carga cognitiva no acesso às expressões matemáticas durante o processo. A avaliação do modelo com pessoas com deficiência visual mostrou um avanço em relação aos trabalhos existentes, uma vez que os estudantes tiveram melhor desempenho ao acessar as expressões matemáticas com o modelo. Na quarta etapa fizemos a proposição final do modelo com base na avaliação das pessoas com deficiência visual. Os resultados alcançados nessa investigação possibilitam uma maior autonomia na leitura das expressões matemáticas, podendo as pessoas com deficiência visual governar a interacção no acesso auditivo de acordo com a necessidade de reforço da sua memória, além disso, pode diminuir o tempo na manipulação de expressões matemáticas em comparação com as ferramentas tradicionais, melhorar o processo de escrita, uma vez que à escrita está atrelada a leitura e aliviar a memória do estudante. Além destas contribuições citadas, podemos destacar também a descoberta do novo parâmetro diversidade, que se relaciona fortemente com o processamento cognitivo das expressões. De modo geral, estas contribuições tornam possível a melhoria e desenvolvimento na educação matemática, particularmente no processo ensino-aprendizagem das pessoas com deficiência visual, a torná-los seres mais autonómos, o que, além dos contributos científicos, pode gerar também impactos sociais e económicos decorrentes da acessibilidade.”

 Palavras-chave: Fala Sintetizada, Matemática, Acessibilidade, Deficiência Visual, Complexidade, Diversidade.