Provas de Doutoramento em Engenharia Informática: ”Enhanced multiview experiences through remote content selection and dynamic quality adaptation”

Candidato
Tiago André Queiroz Soares da Costa

Data, Hora e Local:
16 de setembro, às 14:30, na Sala de Atos da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

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

Vogais:
Doutora Klara Nahrstedt, Full Professor do Department of Computer Science da University of Illinois at Urbana-Champaign, Estados Unidos da América;
Doutor Pedro António Amado de Assunção, Professor Coordenador Principal do Departamento de Engenharia Eletrotécnica da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria;
Doutor Luís António Pereira de Meneses Corte-Real, Professor Associado do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutora Maria Teresa Magalhães da Silva Pinto de Andrade, Professora Auxiliar do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientadora).

Resumo:
Esta tese propõe uma abordagem inovadora para a distribuição de experiências multimédia imersivas, baseadas em conteúdos multivista. Para que tal seja possível, modelos baseados em Inteligência Artificial são utilizados em conjunto com dados de comportamento visual, recolhidos a partir dos utilizadores durante a apresentação de conteúdos multimédia, de modo a que seja possível prever o seu foco de interesse no futuro próximo. O principal objectivo desta tese consiste em dar aos utilizadores a possibilidade de desfrutarem de uma experiência multimédia imersiva, sem o recurso a equipamentos dispendiosos e permitindo que ele/ela possam visualizar a cena a partir de qualquer ângulo, como se estivessem efectivamente no local onde essa cena foi filmada. Uma abordagem metodológica foi definida com base na revisão da literatura existente e na identificação de lacunas presentes na área de streaming imersivo, tendo resultado na conceptualização de uma nova arquitectura, denominada por Smooth Multiview (SmoothMV). Esta arquitectura é capaz de analisar os dados de comportamento visual dos utilizadores em tempo real e preparar preventivamente a entrega dos conteúdos, com base no interesse demonstrado ao longo da visualização de uma cena. A informação visual dos utilizadores é capturada e fornecida sem que haja necessidade de utilização de equipamentos intrusivos, sendo estes dados processados recorrendo a um novo conceito que esta tese descreve, a matriz Hot&Cold. Segundo este conceito, o ecrã encontra-se dividido em nove regiões distintas, estando cada uma delas ligada a uma vista adjacente que a plataforma SmoothMV poderá preparar e apresentar em qualquer instante. Filas individuais, alocadas para apresentação e preparação de futuros segmentos associados a cada uma das vistas seleccionada, foram também introduzidas nesta plataforma. A introdução destas filas permite que a experiência do utilizador não seja comprometida, fruto da entrega de conteúdos com o menor atraso possível. O número total de vistas disponíveis, bem como a abordagem utilizada para a análise do comportamento dos utilizadores durante a visualização dos conteúdos e posterior selecção da vista a ser processada, afecta o modo como essas filas são geridas. A plataforma elaborada no decurso desta tese evoluiu de uma abordagem puramente reativa para uma arquitectura bipartida baseada em Inteligência Artificial, capaz de identificar com elevado grau de precisão qual a vista que melhor se adaptará aos interesses visuais do utilizador. O desenvolvimento de um novo conjunto de dados tratou-se de uma necessidade, dado que a informação disponibilizada por opções alternativas não eram adequadas ao cenário proposto. Após 128 sessões experimentais, conduzidas para recolha de dados visuais a partir de 45 participantes durante a visualização de conteúdos multi-perspectiva, o conjunto de dados Data2MV foi criado e disponibilizado publicamente. Os conceitos fundamentais e resultados práticos desta tese são considerados de importância significativa para o corpo de conhecimento da área de investigação em causa e fornecem um conjunto de ferramentas relevantes para o aperfeiçoamento das arquitecturas de distribuição de conteúdos multimédia multivista.

Palavras-chave: Multimédia; Transmissão; Multivista; Foco de Atenção; Inteligência Artificial.

Provas de Doutoramento em Media Digitais: “Narrative in Interactive Documentary: a Categorisation Framework”

Candidata
Ana Sofia Airosa Coelho de Passos Baptista

Data, Hora e Local
23 de julho, às 14:30, na Sala de Atos da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

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

Vogais
Doutor Paulo Filipe Gouveia Monteiro, Professor Catedrático do Departamento de Ciências da Comunicação da Faculdade de Ciências Sociais e Humanas da Universidade Nova de Lisboa;
Doutora Manuela Maria Fernandes Penafria, Professora Associada do Departamento de Artes da Faculdade de Artes e Letras da Universidade da Beira Interior;
Doutora Patrícia Nogueira da Silva, Professora Auxiliar do Departamento de Artes da Faculdade de Artes e Letras da Universidade da Beira Interior;
Doutor José Manuel Pereira Azevedo, Professor Catedrático do Departamento de Ciências da Comunicação e da Informação da Faculdade de Letras da Universidade do Porto (Orientador);
Doutor Hugo Daniel da Silva Barreira, Professor Auxiliar do Departamento de Ciências e Técnicas do Património da Faculdade de Letras da Universidade do Porto.

Resumo
O Documentário Interativo oferece formas inovadoras de contar histórias baseadas na realidade, alcança mais facilmente públicos amplos e a sua acessibilidade, garantida pela Internet, é aparentemente duradoura. No entanto, rapidamente percebemos que as suas possibilidades são acompanhadas por igual número de obstáculos. Além de um sistema de produção mais complicado, envolvendo profissionais com competências tecnológicas, de um modelo de negócio adaptado à distribuição na web e do problema da obsolescência tecnológica, a narrativa interativa é um desafio complexo. A abertura inerente à interatividade afeta a forma como a história é construída e experienciada pelo público. Alguns documentários interativos focam-se mais na navegação do que na história. A narrativa e o storytelling são frequentemente negligenciados em investigação, que se tende a centrar nas novas possibilidades da interatividade. Esta jornada teve como objetivo compreender como os documentários interativos podem equilibrar a importância de histórias coerentes e relevantes com o proveito da interatividade e com as potenciais não-linearidade e colaboração, através de novas estruturas narrativas. Ambicionamos apoiar criadores e investigadores no desenvolvimento e estudo do Documentário Interativo, identificando estratégias e melhores práticas em relação à narrativa e storytelling, com base em revisão de literatura, estudos de caso e entrevistas. Para aplicação prática, propomos uma Estrutura de Categorização, ilustrada com os estudos de caso, que nos permite tipificar i-docs sob a perspetiva da narrativa e storytelling. Por fim, sugerimos um guia prático, compreendendo doze táticas, para criadores que visam desenvolver documentários interativos com narrativas mais expressivas e coerentes.

Palavras-chave: Documentário Interativo; Narrativa; Storytelling; Interatividade; Linearidade; Categorização.

Provas de Doutoramento em Media Digitais (PDMD): ”Emotion-driven Physiological Actor Dynamics For Interactive Theatre Sound”

Candidato

Luís Alberto Teixeira Aly

Data, Hora e Local

22 de julho, às 14:00, na Sala de Atos da FEUP

Presidente do Júri

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

Vogais

Doutor Javier Enrique Jaimovich Fernández, Professor Associado do Departamento de Sonido da Facultad de Artes da Universidad de Chile, Chile;
Doutor William Ruddock Primett, Postdoctoral Researcher da School of Digital Technologies da Tallinn University, Estónia;
Doutora Carla Maria de Jesus Montez Fernandes, Investigadora Principal do Instituto de Comunicação (ICNOVA) da Faculdade de Ciências Sociais e Humanas da Universidade Nova de Lisboa;
Doutor Rui Pedro Amaral Rodrigues, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor Gilberto Bernardes de Almeida, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientador).

A tese foi coorientada pelo Professor Hugo Plácido da Silva, do Instituto Superior Técnico.

Resumo

Esta tese, intitulada ’Emotion-driven Physiological Actor Dynamics for Interactive Theatre Sound,’embarca numa jornada exploratória na integração de respostas emocionais expressas por sinais fisiológicos e design de som no teatro. Esta pesquisa investiga a complexa relação entre os estados emocionais dos atores e os respetivos sinais fisiológicos, explora o impacto do som gerado a partir de dados fisiológicos na expressão emocional e agência dos atores, e examina como esta integração pode redefinir narrativas teatrais tradicionais. O estudo examina as experiências e percepções dos atores recorrendo a metodologias qual itativas e quantitativas. Utiliza grupos de foco, estudos observacionais, sensores fisiológicos e inquéritos para capturar e analisar os sinais fisiológicos e o feedback dos atores. Esta abordagem permite uma compreensão matizada da interação entre os aspectos fisiológicos e emocionais da atuação, lançando luz sobre como os atores incorporam e transmitem emoções complexas através das suas performances. Uma contribuição empírica crucial desta pesquisa é o dataset DECEIVER, que compreende um extensivo arquivo de gravações fisiológicas. Estas gravações fornecem informações valiosas sobre a consistência e variabilidade da expressão emocional em ambientes de performance teatral. Este conjunto de dados é de interesse para investigadores e profissionais da área na compreensão da reação entre expressão emocional e respostas fisiológicas em teatro. Além disso, a tese apresenta uma análise histórica abrangente do uso de sensores fisiológicos em música interativa, abrangendo o período de 1965 a 2023. Esta visão histórica não apenas traça a evolução tecnológica neste domínio, mas também prepara o terreno para entender as tendências atuais e os desenvolvimentos futuros. Ela contextualiza a pesquisa na trajetória mais ampla dos avanços tecnológicos, destacando as mudanças incrementais e, por vezes, revolucionárias que moldaram o estado atual dos sistemas de música interativa. A tese introduz uma taxonomia empírica e funcional para Sistemas Musicais Interativos impulsionados por sinais fisiológicos. Esta taxonomia representa uma contribuição significativa para o design e aplicação de Sistemas Musicais Interativos, fornecendo um quadro estruturado que pode guiar desenvolvimentos futuros no campo. Ela categoriza diferentes abordagens e metodologias na integração de dados fisiológicos em design de som, oferecendo uma compreensão abrangente do potencial e das limitações destes sistemas. A pesquisa também envolve o desenvolvimento de um protocolo experimental projetado para analisar os correlatos fisiológicos de valência emocional e excitação na atuação. Um sofisticado conjunto de ferramentas de software para processamento de dados complementa este protocolo. O design do protocolo sublinha a eficácia da elicitação em despoletar estados emocionais específicos e destaca a complexidade da expressão emocional em atores de teatro. Este aspecto da pesquisa fornece um modelo metodológico para futuros estudos que visam explorar temas e questões semelhantes. Biosignal Processing Toolbox, uma ferramenta de software para operações em tempo real que integra sinais fisiológicos com som, é central para o desenvolvimento do estudo. A Biosignal Processing Toolbox possibilita a criação de som de forma dinâmica e responsiva que interage com os atores, potenciando a expressão emcional através do som, e a narrativa teatral. A Biosignal Processing Toolbox está equipada para lidar com vários sinais fisiológicos, como eletromiografia, eletrocardiografia e atividade eletrodérmica, cada um oferecendo oportunidades e desafios únicos para a sonificação. A versatilidade da A Biosignal Processing Toolbox reside na sua capacidade de se adaptar e responder a diferentes entradas fisiológicas, tornando-o uma ferramenta eficaz para designers de som no teatro. Uma parte significativa da pesquisa foi um projeto tecno-artístico colaborativo, que utilizou o teatro de Samuel Beckett como pano de fundo. Este projeto levou ao desenvolvimento de um protótipo para um Sistemas Musicais Interativos impulsionado por sensores fisiológicos. Este projeto explorou as possibilidades transformadoras da integração de sensores fisiológicos e tipologias de gestos no teatro, oferecendo novas perspectivas sobre o desenvolvimento de personagens e a construção narrativa. O projeto demonstrou o potencial desta tecnologia para trazer uma nova dimensão às performances teatrais, permitindo uma experiência mais imersiva e interativa tanto para atores quanto para diretores artísticos. Apesar da sua natureza inovadora, a pesquisa reconhece os desafios e limitações de tais integrações tecnológicas. Estes incluem questões como a necessidade de processamento de dados em tempo real, a necessidade de calibração do sistema específico para cada ator, restrições técnicas e financeiras, requisitos de treino para atores e equipes de produção, garantindo o conforto e discrição dos sensores durante as performances, considerações éticas relacionadas ao uso de dados fisiológicos e a interpretação subjetiva de tais dados em contextos artísticos. Em conclusão, esta tese contribui para os estudos teatrais e para a arte de mídia interativa e fornece novas perspectivas para o design de som e treinamento de atores e contribui para o discurso mais amplo sobre a interseção da tecnologia com a arte.

Provas de Doutoramento em Engenharia Informática (ProDEI): ”Time-To-Event Prediction”

Candidata
Maria José Gomes Pedroto

Data, Hora e Local
22 de julho, às 10:00, na Sala de Atos da FEUP

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

Vogais
Doutora Myra Spiliopoulou, Full Professor of Business Information Systems da Faculty of Computer Science da Otto-von-Guericke-University Magdeburg, Alemanha;
Doutor Manuel Filipe Vieira Torres dos Santos, Professor Associado com Agregação do Departamento de Sistemas de Informação da Escola de Engenharia da Universidade do Minho;
Doutor Alípio Mário Guedes Jorge, Professor Catedrático do Departamento de Ciência de Computadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (Orientador);
Doutor Rui Carlos Camacho de Sousa Ferreira da Silva, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

A tese foi coorientada pelo Doutor João Pedro Carvalho Leal Mendes Moreira, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Resumo

Este trabalho foca-se em modelar e prever episódios Time-to-Event (TTE), e tem dois propósitos. O primeiro propósito é explorar o potencial de recorrer a dados genealógicos para previsão time-to-event. Adicionalmente, visa melhorar o diagnóstico feito pelos profissionais que trabalham com pacientes portadores de Hereditary Transthyretin Amyloidosis (ATTRv amyloidosis). Esta é uma doença genética, hereditária, altamente debilitante, com um passado histórico que transporta para as aldeias piscatórias da Póvoa do Varzim, no norte de Portugal.

Para explorar o valor dos dados genealógicos para previsão time-to-event, este trabalho tem contribuições em feature engineering, nomeadamente na área de construção e seleção de features. Para este propósito, explora e compara uma abordagem de sumarização focada na extração manual de características significativas de árvores genealógicas, com uma abordagem mais automatizada que usa embeddings. Contribui para model construction criando uma abordagem multivariada, orientada a dados, para rastrear o risco de um paciente desenvolver o início de sintomas em diferentes idades. Ainda neste campo, explora o impacto da combinação de diferentes modelos focados em previsão de idades, usando janelas temporais próximas. Finalmente, contribui para model evaluation, abordando as questões de implementação de uma abordagem que indica o retorno expectável em alterar um conjunto de diretrizes clínicas, tomando

partido de capacidades de previsão. Ainda neste campo, apresenta esquemas de avaliação robustos que suportam a abordagem multivariada orientada a dados na seleção do melhor modelo. A aplicação é focada em pacientes com ATTRv Amyloidosis. Para caraterizar o trabalho realizado, esta tese está estruturada em quatro secções principais. Começa com uma introdução e uma apresentação de ATTRv Amyloidosis tendo por base uma perspetiva histórica. Em seguida, apresenta o contexto relevante, relacionando a ligação entre previsão time-to-event com feature engineering, model construction e model evaluation. Em seguida, ainda neste âmbito, apresenta conceitos-chave de estudos genealógicos. Em seguida, apresenta as principais contribuições, na forma das principais publicações que constituem este trabalho (um artigo por capítulo). Termina com um epílogo que resume o trabalho realizado, partilha as principais conclusões e, por fim, discute a tese numa perspetiva técnica e clínica.

Palavras-chave: Dados Time-to-Event; Modelação de Dados; Modelos de Regressão.

Provas de Doutoramento em Engenharia Informática: ”Symmetry, hierarchical structures and shallow neural networks: Advancing reinforcement learning for humanoids”

Candidato:
Miguel António Mourão de Abreu

Data, Hora e Local:
19 de julho, às 15:00, na Sala Professor Joaquim Sarmento (G129) do DEC, da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Presidente do Júri:
Doutor Rui Filipe Lima Maranhão de Abreu, Professor Catedrático da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Vogais:
Doutor Francisco António Chaves Saraiva de Melo, Professor Associado com Agregação do Departamento de Engenharia Informática do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa;
Doutor Carlos Fernando da Silva Ramos, Professor Coordenador Principal do Departamento de Engenharia Informática do Instituto Superior de Engenharia do Porto do Instituto Politécnico do Porto;
Doutor Abbas Abdolmaleki, Senior Scientist na Google DeepMind;
Doutor Luís Paulo Gonçalves dos Reis, Professor Associado com Agregação do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientador);
Doutor Henrique Daniel de Avelar Lopes Cardoso, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor Armando Jorge Miranda de Sousa, Professor Associado do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

A tese foi coorientada pelo Doutor José Nuno Panelas Nunes Lau, Professor Associado do Departamento de Eletrónica, Telecomunicações e Informática da Universidade de Aveiro.

Resumo:
No crescente campo da robótica, a aprendizagem por reforço (AR) tornou-se uma ferramenta crucial. No entanto, à medida que as tarefas se tornam mais complexas, os métodos tradicionais de AR enfrentam desafios em termos de eficiência, coordenação entre tarefas, estabilidade e qualidade da solução. Para resolver este problema, investigámos diferentes abordagens. Inicialmente, exploramos o enriquecimento o espaço de estados para complementar o treino de raiz de comportamentos usando AR, o que resultou em excelentes comportamentos individuais.
No entanto, a integração destes comportamentos revelou ser um desafio, uma vez que exploravam o vasto espaço de ações de forma não estruturada. Para resolver este problema, mudámos para uma abordagem estruturada, começando por abstrair o modelo de locomoção do robô com um controlador analítico e melhorando a eficiência da parte superior do corpo. Gradualmente, a componente de aprendizagem foi alargada a todo o robô, tornando o controlador analítico um ponto de partida no processo de aprendizagem, em vez de uma restrição. Estudámos perturbações externas realistas e formas de tirar partido da simetria do robô para acelerar a otimização. Isto levou a uma extensão da função objetivo do PPO chamada Proximal Symmetry Loss, com a qual criámos um andar omnidirecional com capacidades de recuperação de perdas de equilíbrio. Com base neste conhecimento, criámos uma nova estrutura de aprendizagem enriquecida com simetria baseada em Skill-Set-Primitives — uma nova estrutura hierárquica que capta pontos comuns entre diferentes comportamentos, facilitando as transições. Esta estrutura permitiu simplificar a rede neural, melhorando significativamente a eficiência e estabilidade. Aplicando esta estrutura, redesenhamos do zero a nossa equipa de futebol simulado, gerando comportamentos compatíveis entre si, de alta qualidade, que garantiram a vitória no Campeonato Mundial RoboCup em 2022 e 2023. A equipa incluiu novos algoritmos de localização, planeamento de rotas, gestão da formação, comunicação entre colegas, etc. Partilhámos o código da equipa em Python com a comunidade RoboCup, oferecendo uma base robusta para novas equipas. O nosso trabalho foi reconhecido em desafios científicos, ganhando prémios pela introdução da primeira habilidade de corrida da liga, sendo pioneiros num drible ágil de controlo próximo, e desenvolvendo o algoritmo de localização mais preciso da liga. As contribuições estendem-se para lá do futebol robótico, com a Aprendizagem Adaptativa de Simetria, um método que minimiza as redundâncias da simetria, mesmo em robôs que não são perfeitamente simétricos. Uma continuação lógica seria avaliar de que maneira esta abordagem pode beneficiar robôs humanoides reais, que, por natureza, apresentam imperfeições.

Palavras-Chave: Aprendizagem por reforço; Robôs Humanoides; Simetria; Locomoção; Skill-Set-Primitives; Estruturas Hierárquicas; Redes Neuronais Superficiais; RoboCup; Futebol Robótico.

Provas de Doutoramento em Engenharia Informática: “Source-to-source Programmable Performance Engineering For High-Performance Computing”

Candidato:
Pedro Miguel dos Santos Pinto

Data, Hora e Local:
15 de julho, às 9:30, na Sala de Atos do DEC (G129), da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Presidente do Júri:
Doutor Rui Filipe Lima Maranhão de Abreu, Professor Catedrático da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Vogais:

Doutora Diana Gohringer, Professora do Institute of Computer Engineering da Faculty of Computer Science da Technische Universitat Dresden, Alemanha;
Doutor Xavier Martorell Bofill, Professor do Department of Computer Architecture da Universitat Politècnica de Catalunya, Espanha;
Doutor João Alexandre Baptista Vieira Saraiva, Professor Associado com Agregação do Departamento de Informática da Universidade do Minho;
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 João Manuel Paiva Cardoso, Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientador).

Resumo:

No desenvolvimento de software, desde a computação de alto desempenho (HPC) até sistemas de computação embebidos, o desempenho e o consumo de energia são requisitos não funcionais (NFRs) omnipresentes. Para atender a esses requisitos, que muitas vezes são adiados até ao pós desenvolvimento e deixados para programadores especializados, é necessário um conhecimento profundo do problema e da arquitetura alvo, bem como conhecimento sobre modelos de programação, ferramentas e transformações de código. Assim, há uma complexidade de desenvolvimento cada vez mais alta e uma necessidade de engenheiros de desempenho e metodologias de desempenho. Como uma parte substancial do trabalho dos engenheiros de desempenho é realizada manualmente, o que pode ser lento e sujeito a erros, esta tese permite-lhes programar estratégias personalizadas para a análise e transformação de aplicações, separando o código dessas estratégias e o código da aplicação. Estendemos um fluxo típico de engenharia de desempenho, composto por ciclos análise-otimização, para permitir a programação de estratégias de análise e transformação de código-fonte. Essas estratégias, contando com uma compilação robusta source-to-source e bibliotecas fornecidas, podem ser usadas para atender aos requisitos mencionados acima. O fluxo proposto é adequado para programadores de aplicações, que podem usar configurações padrão, e para engenheiros de desempenho, que podem ajustar e afinar a aplicação. Esta tese apresenta dois exemplos concretos desse fluxo. Em primeiro lugar, propomos uma framework para memoization, uma otimização bem conhecida, não presente em compiladores de produção e complementar a outras otimizações. Em segundo lugar, usamos análises de cenário personalizadas para desenvolver código altamente especializado para um sistema de navegação futurista, multicomponente e de larga escala. Como o fluxo de engenharia de desempenho é independente da linguagem de programação alvo, fornecemos uma implementação inicial de um sistema de compilação source-to-source independente de linguagem. A avaliação experimental do nosso sistema de compilação mostra que podemos escrever estratégias de análise e transformação de maneira independente da linguagem e, ao mesmo tempo, colher outros benefícios. As estratégias agnósticas são, em média, mais curtas e não dependem de código nativo explícito, o que as torna menos propensas a erros. Embora as nossas experiências indiquem que as aplicações geralmente têm potencial limitado para memoization, com o nosso fluxo baseado na análise do comportamento da aplicação, podemos avaliar o seu impacto e aplicar a melhor configuração. A avaliação experimental mostra melhorias de tempo de até 1, 55× com configurações mínimas. Ao focar numa parte do código de um sistema de navegação, observamos que o nosso fluxo proporciona benefícios em diferentes etapas do processo de desenvolvimento. Podemos satisfazer os NFRs e, ao mesmo tempo, economizar tempo de programação e ajuste, contribuindo assim para reduções no tempo de entrega de uma solução. Num dos componentes, utilizamos a nossa framework para propor uma versão especializada do código de um processo iterativo que, com base na similaridade dos dados de entrada, reutiliza o resultado da iteração anterior. Com perda mínima de precisão, este esquema atinge uma melhoria de tempo de 1, 32×.

Provas de Doutoramento em Media Digitais: ”Unlocking the Virtual World: A study on the influence of multisensory stimuli on users’ emotional responses and vividness of mental imagery in the context of virtual tourism”

Candidata:
Mariana de Oliveira Magalhães

Data, Hora e Local:
08 de julho, às 10h00, na Sala de Atos (I-105) do DEEC, FEUP

Presidente do Júri:
Doutor João Manuel Paiva Cardoso, Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Vogais:
Doutor Alfredo Manuel dos Santos Ferreira Júnior, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa;
Doutora Maria Beatriz Alves de Sousa Santos, Professora Associada com Agregação do Departamento de Eletrónica, Telecomunicações e Informática da Universidade de Aveiro;
Doutor Mário Sérgio Carvalho Teixeira, Professor Auxiliar do Departamento de Economia, Sociologia e Gestão da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro;
Doutor António Fernando Vasconcelos Cunha Castro Coelho, Professor Associado com Agregação do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientador);
Doutor António Augusto de Sousa, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

A tese foi coorientada pelo Doutor Maximino Bessa, Professor Associado com Agregação da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro.

Resumo
Esta tese visa explorar em que medida experiências multissensoriais em realidade virtual afetam as respostas emocionais e a capacidade de visualização mental dos utilizadores, tendo em atenção o impacto das variáveis demográficas género e idade.
Motivada pelo desenvolvimento acelerado e recente da realidade virtual no setor do turismo, caracterizado por experiências multissensoriais cada vez mais envolventes, esta tese aborda a lacuna no conhecimento sobre o modo como os estímulos multissensoriais influenciam as respostas emocionais dos utilizadores e a sua capacidade de visualização mental, focando-se no caso particular do turismo virtual.
Para o efeito, duas experiências virtuais imersivas turísticas foram criadas. Combinações multissensoriais de estímulos visuais, auditivos, hápticos, olfativos e gustativos foram estrategicamente integradas em momentos específicos das duas experiências, depois de previamente validados através de uma sessão de focus group. Uma dessas experiências virtuais incluía um cenário com vista a suscitar emoções positivas no utilizador, recorrendo para isso a uma seleção de estímulos multissensoriais agradáveis, tendo-se designado como “IVE positivo” (Immersive Virtual Environment positivo). O outro visava o oposto: induzir emoções negativas no utilizador, através de uma combinação de estímulos multissensoriais mais desagradáveis, tendo-se denominado “IVE negativo” (Immersive Virtual Environment negativo). Durante as experiências, a combinação básica de estímulos visuais e auditivos manteve-se presente. Estímulos adicionais – paladar, háptica e olfato – foram introduzidos um após o outro, sequencialmente. Por fim, todos estes estímulos foram combinados para uma experiência mais abrangente.
Foi desenvolvido um desenho experimental entre sujeitos para explorar e comparar as respostas emocionais e a nitidez da visualização mental dos utilizadores, após cada combinação de estímulos, tendo sido aplicados questionários respondidos em plena experiência virtual. Entre os resultados alcançados, inclui-se o impacto de diferentes combinações de estímulos multissensoriais positivos e negativos nas respostas emocionais dos utilizadores, bem como estas, por sua vez, influenciam a capacidade de visualização mental. Esta investigação indica também um resultado inversamente proporcional entre a intensidade das emoções do utilizador e a sua capacidade de visualização mental. Contudo, não se constatou que a idade ou o género influenciassem esta relação em nenhum dos cenários positivo ou negativo. Adicionalmente, este estudo desvenda algumas pistas sobre as emoções específicas que são desencadeadas pela combinação de estímulos multissensoriais usada, o que responde a uma necessidade previamente identificada por diversos investigadores da área.
Esta tese contribui para o esclarecimento do papel dos estímulos multissensoriais em realidade virtual, realçando o seu potencial de aplicação em diversas áreas. Fornece ainda algumas linhas de orientação para futuras investigações no desenvolvimento de aplicações turísticas de realidade virtual centradas no utilizador, e para a compreensão do impacto das diferenças individuais.

Palavras-chave: Realidade Virtual Multissensorial; Realidade Virtual; Respostas Emocionais; Nitidez da Visualização Mental; Turismo Virtual.

Provas de Doutoramento em Media Digitais: ”Science Communication strategy inspired by transmedia: Involving scientists in a collaborative effort to communicate science through a video game”

Candidato
Diogo Fernandes Santos

Data, Hora e Local
25 de junho, 14:30, na Sala de Atos da FEUP

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

Vogais
Doutora Lynn Rosalina Gama Alves, Professora Associada do Instituto de Humanidades, Artes e Ciências Professor Milton Santos da Universidade Federal da Bahia, Brasil;
Doutor António Maria Salvado Coxito Granado, Professor Associado do Departamento de Ciências da Comunicação da Faculdade de Ciências Sociais e Humanas da Universidade Nova de Lisboa;
Doutora Liliana Filipa Vale Costa, Professora Auxiliar do Departamento de Comunicação e Arte da Universidade de Aveiro;
Doutora Cátia Ferreira, Professora Auxiliar da Faculdade de Ciências Humanas da Universidade Católica Portuguesa;
Doutor João Carlos de Matos Paiva, Professor Associado com Agregação do Departamento de Química e Bioquímica da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto;
Doutora Carla Susana Lopes Morais, Professora Auxiliar com Agregação do Departamento de Química e Bioquímica da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (Orientadora).

A tese foi coorientada pelo Professor Nelson Troca Zagalo, Professor Catedrático na Universidade de Aveiro.

Resumo
A adoção do multimédia trouxe desafios e oportunidades para todos os envolvidos em iniciativas de comunicação de ciência e aprendizagem das ciências. O público que passa a interagir com o conteúdo, com o produtor, ou mesmo a transformação do consumidor em produtor. A participação e o diálogo tornam-se fundamentais na comunicação de ciência, com os cientistas e as unidades de investigação a terem de abraçar este mundo que, não sendo novo, continua a ser desafiante. Nesta experiência, o transmedia serviu de guia para pensar a comunicação de ciência a partir de um centro de investigação, no espaço multimédia.
Neste trabalho pensado no interior do Centro de Investigação em Química da Universidade do Porto (CIQUP) e moldado por ideias como participação, colaboração, diálogo e interatividade, os cientistas foram convidados a cocriar um videojogo divertido e sério para comunicar a sua ciência (nanopartículas para transporte de fármacos). Para combinar uma representação séria da ciência com elementos divertidos e típicos dos jogos, os cientistas foram cruciais para definir o tema, os sistemas, a mecânica e a narrativa. Foi desenvolvido um protótipo (Nano Entregas) com o objetivo de comunicar sobre nanopartículas para entrega de fármacos. O protótipo foi jogado por 170 participantes do 7.º aos 11.º anos de escolaridade, numa experiência que teve como objetivo medir o potencial da ferramenta em dois domínios: como objeto de comunicação de ciência, capaz de transmitir conhecimentos sobre nanopartículas e outros conceitos científicos associados; e como um jogo. Para tal, foram recolhidos dados através da aplicação de um questionário e da aplicação de uma escala de avaliação de jogos sérios. O videojogo também foi jogado por investigadores e professores de química, de quem foram recolhidas observações. Antes das principais sessões de jogo, o protótipo foi testado pelo público-alvo (27 dos 170 estudantes), e por três participantes sem ligação prévia ao projeto (um professor, uma investigadora, e uma médica).
O protótipo mostrou potencial para ser utilizado em múltiplos cenários (formais e informais). A maioria dos jogadores (dos 170 estudantes) apreendeu as informações básicas. Uma foi a metáfora usada para introduzir o tamanho das nanopartículas na escala das coisas do mundo real, com 66,5% dos participantes a mostrarem capacidade de deduzir a informação a partir dos diálogos entre as personagens do jogo. A percentagem de respostas corretas também foi elevada nas três questões sobre conteúdo científico: 85,3%, 78,2%, e 58,2%, respetivamente. O protótipo foi bem recebido pelos participantes, com os 11 Fatores da escala a recolherem notas positivas. A experiência mostra que os cientistas estão motivados para colaborar em estratégias desafiadoras e inovadoras para comunicarem com o público, com a metáfora que deu forma ao protótipo em termos de tema, narrativa, sistemas e mecânicas, a emergir diretamente da sua contribuição. O protótipo mostra que a ciência pode ser retratada com seriedade num videojogo que aponta à diversão. O diálogo pode ser fundamental para encontrar rapidamente uma linguagem comum entre investigadores e comunicadores ou desenvolvedores, o que pode então resultar no desenvolvimento de ferramentas envolventes para comunicar sobre tópicos complexos. As gerações mais jovens entendem a linguagem dos videojogos. E, através dela, cientistas, comunicadores, professores e pais podem apresentar e partilhar conhecimentos científicos num exercício de aprendizagem divertido, descontraído e interativo.

Palavras-chave: comunicação de ciência; desenvolvimento de jogos; transmedia; unidades de investigação; química; nanopartículas.

Provas de Doutoramento em Media Digitais: ”Playing Differently: Designing asymmetry in games”

Candidato
Abel João Gavinho Vaz Tavares Neto

Data, Hora e Local
20 de junho, às 14:30, na Sala Professor Joaquim Sarmento (G129) do DEC da Faculdade de Engenharia

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

Vogais
Doutor Miguel Angel Sicart Vila, Full Professor do Digital Design Department da IT University of Copenhagen, Dinamarca;
Doutora Teresa Isabel Lopes Romão, Professora Associada do Departamento de Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa;
Doutor Nelson Troca Zagalo, Professor Catedrático do Departamento de Comunicação e Arte da Universidade de Aveiro;
Doutor Pedro Jorge Couto Cardoso, Professor Auxiliar do Departamento de Comunicação e Arte da Universidade de Aveiro (Orientador);
Doutor Rui Pedro Amaral Rodrigues, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Resumo
A assimetria está amplamente presente nos jogos contemporâneos, permitindo aos jogadores desfrutarem de diferentes experiências ao jogarem o mesmo jogo através de perspetivas diversas ou ao assumirem papéis de jogador alternativos. No entanto, tanto os académicos como os designers de jogos tendem a discutir apenas as expressões mais visíveis da assimetria e a ignorar as situações em que esta desempenha um papel mais subtil na diversificação das experiências de jogo. Nesta investigação, oferecemos uma abordagem holística da assimetria. Asymmetry Bricks é uma framework conceptual para a análise da assimetria nos jogos, no que diz respeito às formas como esta se pode manifestar e aos mecanismos através dos quais pode emergir durante o jogo. A framework funciona também como uma ferramenta de design para guiar designers no processo de conceção de mecânicas de jogo assimétricas.
As conclusões visam alargar as discussões sobre a assimetria, oferecendo uma lente através da qual os académicos a podem analisar. A terminologia proposta contribui para facilitar a comunicação entre os designers de jogos, jogadores e outros agentes, enquanto a ferramenta de design inspira todos a explorarem a assimetria de novas e interessantes formas.

Palavras-chave: Assimetria; Gameplay Assimétrico; Mecânicas de Jogo; Design de Jogos.

Provas de Doutoramento em Media Digitais: ”Mitigating Information Asymmetry in the 5G Era: unveiling practices that restrict users”

Candidato
Hermann Bergmann Garcia e Silva

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

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

Vogais
Doutor Rodrigo Moreno Marques, Professor Adjunto do Departamento de Teoria e Gestão da Informação da Escola de Ciência da Informação da Universidade Federal de Minas Gerais, Brasil;
Doutor Paulo Alexandre Ferreira Simões, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra;
Doutor António Manuel Raminhos Cordeiro Grilo, Professor Associado do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa;
Doutora Ana Cristina Costa Aguiar, Professora Associada com Agregação do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor Manuel Alberto Pereira Ricardo, Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientador).

Resumo
Desde a declaração de independência do ciberespaço realizada por John Barlow há mais de duas décadas, muitas transformações ocorreram no ecossistema digital. A visão utópica de espaço livre deu lugar a uma realidade em que os fluxos de informação são moldados pela arquitetura da Internet, pelos seus protocolos de comunicação e pela intervenção dos operadores de rede, que influenciam o comportamento e a autonomia dos utilizadores.
Atualmente, a quinta geração de sistemas de comunicações móveis (5G) materializa uma rede programável que proporciona a flexibilidade e escalabilidade necessárias para lidar com o crescimento exponencial do tráfego de dados e a heterogeneidade de casos de uso. Central à tecnologia 5G, o fatiamento de rede introduz novos paradigmas de diferenciação de tráfego que segmentam utilizadores, aplicações e serviços em domínios lógicos personalizados com recursos computacionais e rádio dedicados.
Essa funcionalidade do 5G entra em potencial conflito com o princípio da neutralidade de rede, que busca garantir que as comunicações na Internet sejam tratadas da mesma forma, sem discriminação. Nesse contexto, tornou-se uma questão de interesse público avaliar os mecanismos de diferenciação de tráfego implementados pelos fornecedores de serviços de Internet (ISPs) que possam interferir no fluxo de informação e na liberdade de escolha no locus virtual.
Assim, este estudo tem como objetivos caraterizar as práticas usadas pelos ISPs que discriminam o tráfego da Internet, examinar as regulações estabelecidas para disciplinar essas práticas, discutir o princípio da neutralidade da rede e analisar a natureza contraditória do fatiamento da rede e da neutralidade da rede. A primeira contribuição desta tese consiste na caracterização das práticas dos ISPs que restringem o acesso dos utilizadores da Internet a aplicações, serviços e conteúdo legal. A segunda contribuição apresenta uma análise comparativa das regulações implementadas para disciplinar essas práticas. A terceira contribuição apresenta uma aplicação inovadora da função normalizada de análise de dados de rede (NWDAF) concebida para permitir a avaliação das práticas de gestão do tráfego Internet (ITMPs) através da exposição controlada de informações às autoridades reguladoras. Por meio da NWDAF, os reguladores obtém acesso direto e automático a métricas de desempenho de redes 5G.
Como percurso metodológico, este estudo adotou uma abordagem interdisciplinar, combinando três dimensões de análise: informacional, técnica e jurídica. Os resultados obtidos evidenciam uma divergência na regulação da prática de zero-rating, sugerem que a neutralidade da rede pode ser avaliada a partir de uma perspectiva intra-slice em redes 5G, e demonstraram a capacidade da NWDAF para extrair indicadores-chave de desempenho (KPIs). A NWDAF pode se constituir num instrumento relevante para aprimorar a transparência da rede e respaldar a supervisão regulatória, que são elementos indispensáveis para garantir a coexistência do fatiamento da rede e da neutralidade da rede.

Palavras-chave: Governança da Internet; Política de informação; Neutralidade de rede; 5G; Fatiamento de rede.