Candidata:
Yulia Karimova

Data, Hora e Local
2 de junho, 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
Doutora Maria Manuel Lopes de Figueiredo Costa Marques Borges, Professora Associada do Departamento Filosofia, Comunicação e Informação da Faculdade de Letras da Universidade de Coimbra;
Doutor José Luis Brinquete Borbinha, Professor Catedrático do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa;
Doutora Irene Pimenta Rodrigues, Professora Associada do Departamento de Informática da Escola de Ciências e Tecnologia da Universidade de Évora;
Doutora Maria Cristina de Carvalho Alves Ribeiro, Professora Associada do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientadora);
Doutora Carla Alexandra Teixeira Lopes, Professora Auxiliar do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Resumo
A crescente quantidade de dados de investigação e o reconhecimento do seu valor na comunidade cientifica levou ao desenvolvimento de politicas e infra-estruturas. Os investigadores são incentivados a abrir os seus dados para assegurar a verificabilidade dos resultados e a transparência da investigação. Neste contexto, a Gestão e Dados de Investigação (RDM) torna-se uma componente vital da investigação de alta qualidade e uma atividade regular para os investigadores. O Plano de Gestão de Dados (DMP), o fornecimento de metadados de qualidade e a publicação de dados são algumas das atividades requeridas para seguir as politicas de Ciência Aberta. Contudo, estas atividades são demoradas e não obvias para os investigadores, exigindo conhecimentos específicos, esforço e experiencia. Para apoiar os investigadores, as instituições estão a procura de soluções e a desenvolver ferramentas, sistemas e serviços que visam satisfazer os requisitos do RDM. A implementação de qualquer sistema, ferramenta ou serviço de informação numa instituição de investigação requer o seu desenvolvimento, teste e avaliação, bem como a adaptação aos regulamentos existentes. Neste trabalho, apresentamos o desenvolvimento de um sistema de apoio para DMP que satisfaz os requisitos do RDM e as necessidades dos investigadores. Propomos também a sua implementação na infra-estrutura institucional. Exploramos vários aspectos relacionados com o desenvolvimento do sistema, nomeadamente requisitos e legislação do RDM e DMP a nível internacional e nacional, gestão de projetos institucionais e fluxos de trabalho do RDM, iniciativas, recomendações e ferramentas existentes. Introduzimos um método de construção de DMP baseado na colaboração entre investigadores e um data steward. Descrevemos a sua aplicação a casos de estudo de diferentes domínios científicos, analisamos os resultados e propomos a avaliação sistemática. Propomos também a criação do DMP através da implementação de vocabulários controlados no sistema de apoio para DMP, para fazer planos mais padronizados, de alta qualidade e detalhados. Para tal, aplicamos o método de colaboração em projetos do mesmo domínio cientifico, identificamos e propomos termos específicos que possam ser utilizados nos vocabulários controlados e contribuir para o desenvolvimento de Domain Data Protocols. O sistema de apoio para DMP proposto considera os mecanismos existentes de automatização e interoperabilidade, nomeadamente a norma machine-actionable DMP. Analisamos a norma e as ferramentas criadas de acordo com a mesma e propomos uma estrutura de DMP que possa ajudar a tornar os DMPs acionáveis por maquina. Sugerimos a implementação do sistema de apoio para DMP no fluxo de trabalho institucional, e a interface para apoiar os investigadores na criação de DMP e nas atividades de RDM em geral. Além disso, este trabalho conclui que o sistema de apoio para DMP pode ser implementado em qualquer instituição e utilizado para projetos em diferentes domínios científicos. Os resultados constituem um guia para as instituições que ainda se encontram no inicio do desenvolvimento da infra-estrutura do RDM. O feedback dos investigadores mostra que necessitam de apoio na criação e monitorização do DMP, não só na fase de planeamento do projeto, mas também no decurso deste e por vezes mesmo depois. Eles dão-nos reforço quanto a implementação do sistema proposto, sublinhando a sua importância e necessidade. Juntamente com os investigadores, as instituições também beneficiam da implementação de tal sistema, prestando apoio aos investigadores em questões de DMP, reduzindo o tempo para criar planos, melhorando a qualidade dos DMPs e fazendo com que os projetos cumpram os requisitos do RDM e dos financiadores, contribuindo assim para o prestigio da instituição.

Candidato: Zafeiris Kokkinogenis

Data, Hora e Local
23 de setembro, às 14:30, na Sala de Atos da FEUP

Presidente do Júri:

Doutor Carlos Manuel Milheiro de Oliveira Pinto Soares, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Vogais:

Doutor Alberto Fernandez Gil, Professor Associado do Departamento de Ciencias de la Computación, Arquitectura de Computadores, Lenguajes y Sistemas Informáticos y Estadística e Investigación Operativa da Universidad Rey Juan Carlos;

Doutora Sandra Maria Monteiro de Melo, Investigadora Principal da Business Unit INTELI – Policy & Intelligence for Sustainability do CEiiA – Centre of Engineering and Product Development;

Doutor Pedro José Ramos Moreira de Campos, Professor Auxiliar do Agrupamento Científico de Matemática e Sistemas de Informação da Faculdade de Economia da Universidade do Porto;

Doutor Rosaldo José Fernandes Rossetti, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientador);

Doutora Ana Paula Cunha da Rocha, Professora Associada do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Resumo

De um modo geral, um sistema sociotécnico de larga escala é formado por entidades individuais que são distribuídas, assim como pelo espaço do sistema, e que atuam de forma assíncrona em seus processos de tomada de decisão. Cada um dos indivíduos tem seus próprios objetivos e tende a se comportar de maneira egoísta e gananciosa para maximizar a utilidade do seu bem-estar. No entanto, essa característica geralmente afeta negativamente a eficiência global e o comportamento emergente (esperado) do sistema. De fato, o transporte rodoviário privado impõe externalidades negativas à sociedade, como constrangimentos nas estradas, acidentes, congestionamentos, etc. Um modelo de mobilidade eficiente deve ter em consideração os custos reais do transporte e a sua estrutura reguladora precisará criar as condições para as pessoas fazerem escolhas sustentáveis de transporte. As teorias económicas oferecem dois tipos de instrumentos para abordar o problema das externalidades de transporte: políticas de comando e controle e baseadas em incentivos.

Políticas de comando e controle são regulamentos governamentais que forçam os utilizadores a mudar seus comportamentos. Nesse sentido, abordagens recentes para otimizar o fluxo da rede de tráfego e reduzir o congestionamento são basicamente relacionadas com os preços de utilização das estradas. No entanto, essa abordagem acaba por penalizar o utilizador, criando desigualdades sociais pois impõe um imposto a ser pago. Somente quem é insensível ao preço será beneficiado. Além disso, uma população pode não responder às sanções definidas e, portanto, o regulamento pode não ser eficiente.

Por outro lado, uma abordagem que tem merecido a atenção da comunidade é baseada na implementação e no desenho de esquemas de incentivos em políticas públicas. Os incentivos são vistos como medidas externas que tentam motivar uma mudança de comportamento em direção ao objetivo do sistema. Parece ser uma visão mais justa, pois não discrimina o utilizador, mas tenta trazer a sociedade para o equilíbrio.

A área de domínio em que esta tese de doutoramento é focada são os sistemas multiagente abertos e colaborativos, tais como os Sistemas Inteligentes de Transportes (ITS) e mercados de energia. Esta tese pretende abordar a questão de determinar se os projetos centrados em incentivos podem ou não favorecer o surgimento de comportamentos socialmente conscientes em agentes que têm tendências egoístas para uma evolução ótima (global) de um sistema sociotécnico. As ferramentas tradicionais de planeamento de transporte, usando modelo quatro-passos, combinadas com os métodos tradicionais de avaliação econômica, não são capazes de fornecer essa análise. Em vez disso, as simulações sociais baseadas em sistema multiagente (MAS) podem ser usadas, como é discutido na literatura de sistemas complexos.

Palavras-chave: Sistemas Multiagentes, Incentivos, Avaliação de Politicas, Mercados de Recursos, Simulação de Transportes.

Candidata:
Francisca Santos Silva Rocha Gonçalves

Data, Hora e Local
22 de setembro, às 10h00, 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 Angus Carlyle, Professor da University of Arts London, UK;
Doutora Isabel Maria Antunes Pires, Professora Auxiliar Convidada da Universidade Nova de Lisboa;
Doutora Raquel Maria Lemos e Castro, Investigadora da Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias;
Doutor Rui Luís Nogueira Penha, Professor Adjunto do Instituto Politécnico do Porto (Orientador);
Doutor Gilberto Bernardes de Almeida, Professor Auxiliar da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Resumo

O objectivo desta tese é conectar pessoas e ambientes subaquáticos, criando uma consciência para o problema da poluição sonora antropogénica através da criação artística. Esta dissertação aborda a falta de informação sobre o diálogo sonoro subaquático, especialmente sobre o aspecto vibracional do som subaquático. Ao perguntar de que forma é possível transmitir a experiência das paisagens sonoras subaquáticas e a sua perturbação humana, propõe duas direcções principais que se informam e complementam mutuamente. Primeiro, foram realizadas várias gravações de paisagens sonoras subaquáticas. As gravações proporcionam uma compreensão da ambiência dos lugares e permitem uma sintonia com o mundo natural. Segundo, seis obras artísticas de investigação baseada na prática focadas em som antropogénico foram desenvolvidas a partir das gravações das paisagens sonoras, usando métodos de ecologia acústica e ecoacoustics. O objectivo é reforçar a inclusão com a natureza, ao mesmo tempo que promovem consciência para o problema da poluição sonora. As estratégias e conceitos revistos incluem place attachment, emotional affinity, nature-connectedness e a ecologia de æffect. As obras artísticas proporcionam cenários que promovem a conexão entre público e o ambiente subaquático, através da escuta das suas paisagens sonoras, revelando ao mesmo tempo um aspecto particular do som subaquático. Nesse sentido, exploram estratégias criativas para desenvolver experiências sonoras com a introdução, experiência e performance de sons subaquáticos na criação artística. Adicionalmente, introduzem e abordam um fenómeno natural relacionado com o som subaquático (Luciferina – bioluminescência; SINØ III – cimática; #switchoffandlisten – campanha de sensibilização sonora; DIS_turbation – bioturbação; Munda – cavitação; 2182kHz – mascaramento de sinal). O conhecimento adquirido através das experiências artísticas revelou-se essencial para continuar a produzir contribuições inovadoras, criar conhecimento acerca da ecologia subaquática, e alertar as comunidades para o problema. A relevância deste estudo é informar a compreensão teórica do impacto da poluição sonora na fauna aquática e na acústica subaquática, focando no aspecto vibracional do som subaquático: particle motion ou movimento de partículas. Além disso, informa a compreensão empírica da investigação baseada na prática sobre o desenvolvimento das obras artísticas propostas. A novidade reside em abordar os fenómenos biológicos como um recurso criativo para intervir no diálogo do ruído subaquático, revelar qualidades menos visíveis da ecologia das vibroscapes (como o movimento das partículas), traduzindo-as de uma forma mais compreensiva através das obras artísticas. Como as paisagens sonoras subaquáticas são cada vez mais um tema de preocupação global, tornam-se cruciais para fomentar uma afinidade emocional entre as pessoas e os ambientes naturais, promovendo a inclusão com a natureza.

Palavras-Chave: arte sonora ecológica, ecologia acústica, paisagens sonoras subaquáticas, ruído antropogénico, ecologia das vibroscapes, nature-connectedness, ecologia de æffect.

Candidata:
Terhi Tuulikki Marttila

 Data, Hora e Local:
27 de junho, às 10:00, na Sala de Atos da FEUP

 Presidente:

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

Vogais:

Professora Doutora Anne Karhio, Associate Professor at the Faculty of education of Inland Norway University of Applied Sciences;

Professor Doutor Manuel José de Freitas Portela, Professor Catedrático da Faculdade de Letras da Universidade de Coimbra;

Professor Doutor Vitor Manuel Pereira Duarte dos Santos, Professor Auxiliar da NOVA IMS da Universidade Nova de Lisboa;

Professor Doutor José Miguel Santos Araújo Carvalhais Fonseca, Professor Auxiliar da Faculdade de Belas Artes da Universidade do Porto;

Professor Doutor Diamantino Rui da Silva Freitas, Professor Associado da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto – Orientador.

Resumo:

Neste processo de investigação artística, parte-se da ideia de uma obra de arte digital como ferramenta para imaginar e brincar com realidades (ainda) impossíveis, para formular questões e para retratar aspetos da vida de forma a serem exploradas à distância.

Esta dissertação é constituída por três obras interativas desenvolvidas pela candidata para o navegador web, programadas em HTML, Javascript e CSS. Estas experiências desenrolam-se no ecrã, mas contêm sempre um papel essencial para o utilizador. As obras incorporam, entre outros, a interação por voz através da voz sintética e reconhecimento de fala, o uso dos quais constitui sempre uma estratégia artística fundamental em relação a temática de cada uma das obras. As três obras têm temas diferentes, mas em conjunto, contemplam o significado do movimento causado pela migração, do ponto de vista humano. Os temas abrangidos derivam da exploração da língua em si, em que o movimento produz um sotaque linguística que depois provoca a ideia do Outro através desta diferença externa (We cannot take them all), ou a exploração do movimento em si, provocada pela tensão entre o nosso corpo e as nossas necessidades e vontades pessoais, mas que é governado pelas regras sobre as fronteiras, que em si estão em fluxo constante (Speak out), ou a exploração do movimento migratório através da relação ambivalente entre o aqui e o ali, os processos simultâneos do enraizamento e o viver com saudades duma terra deixada para trás (Transplanted). Embora esta investigação exploratória artística não parta propriamente de questões pré-estabelecidas, acaba na mesma por retirar algumas observações sobre estratégias artísticas à volta da migração no contexto da interação por voz. As obras em si criam um lugar para a contemplação sobre os respetivos temas, convidando a uma participação através da nossa própria voz.

Palavras chaves: migração; interação por voz; literatura digital; arte digital; investigação artística.

Candidato:
Jonas Felipe Pereira de Queiroz

Data, Hora e Local:
14 de junho, às 14:00, na Sala de Atos da FEUP

Presidente do Júri:

Doutor Carlos Manuel Milheiro de Oliveira Pinto Soares, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Vogais:

Doutor Luís Filipe Santos Gomes, Professor Associado com Agregação do Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa;

Doutora Maria Goreti Carvalho Marreiros, Professora Coordenadora com Agregação do Departamento de Engenharia Informática do Instituto Superior de Engenharia do Porto;

Doutor Paulo Jorge Pinto Leitão, Professor Coordenador Principal do Departamento de Engenharia Eléctrica do Instituto Politécnico de Bragança (Orientador);

Doutor Rosaldo José Fernandes Rossetti, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto.

Resumo:

A 4ª revolução industrial caracteriza-se pela digitalização dos ambientes industriais, assente na utilização de tecnologias de Internet das Coisas, Cloud/Edge Computing e Inteligência Artificial. Esses avanços tecnológicos são impulsionados pelo mercado em constante mudança que, além de representar novos desafios de negócios, aumentam ainda mais a complexidade e os problemas enfrentados pelas indústrias nos ambientes operacionais. Neste contexto, os Sistemas Ciber-Físicos (CPS) têm sido considerados o novo paradigma para desenvolver a próxima geração de sistemas de automação industrial inteligentes e distribuídos que podem atingir níveis mais elevados de flexibilidade e adaptação dinâmica. Embora a análise de dados tenha se mostrado um dos principais facilitadores dos CPS industriais, no desenvolvimento de máquinas e produtos inteligentes, as soluções tradicionais centradas na Cloud não são adequadas para atender aos requisitos de tempo de resposta e dados sensíveis. Com o objetivo de fazer frente a isso, a Edge Computing tem sido usada para permitir o processamento de dados nos componentes físicos ou próximo deles, complementando as soluções baseadas na Cloud. No entanto, definir quais recursos de análise de dados devem ser implantados nas camadas computacionais de Cloud-Edge não é uma tarefa simples. Motivado por este desafio, este trabalho propõe um framework conceitual que define uma arquitetura modular baseada em agentes para projetar e desenvolver componentes ciberfísicos, juntamente com um guia geral para apoiar os engenheiros dos sistemas a avaliar e determinar a camada de computação mais adequada para implantar uma determinada tarefa de análise de dados. O framework proposto foi implementado e avaliado considerando alguns experimentos baseado em um testbed de um CPS de uma máquina inteligente, e diferentes cenários que ilustram os benefícios de distribuir os recursos de análise de dados ao longo das camadas da Cloud-Edge. A estrutura modular da arquitetura de componentes ciberfísico baseada em agentes mostrou-se adequada, permitindo configurar e distribuir facilmente tarefas de análise de dados ao longo dos componentes de CPS e sua implantação nas diferentes camadas de computação, proporcionando também uma interação transparente entre os componentes. Além disso, o guia e o sistema de suporte a decisão baseado em Lógica Fuzzy propostos foram usados para recomendar, de forma menos ad-hoc, a camada mais adequada para implantar três tarefas de análise de dados identificadas no estudo de caso.

Palavras-chave: Sistemas Ciber-Físicos, Análise de Dados, Sistemas Multiagentes, Computação de Borda 

Candidata:
Nataska Statham

Data, Hora e Local
22 de junho, às 09:00, por videoconferência com transmissão em direto em: https://www.youtube.com/channel/UCvsg2ymeaHLRLbsGt67JmKw

Presidente:

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 Richard A. Bartle, Senior Lecturer and Honorary Professor of Computer Game Design at the University of Essex, UK;

Doutor Andrija Bernik, Assistant Professor at the Department of Multimedia, Design and Application, University North in Varazdin, Croácia;

Doutor Rui Pedro da Silva Nóbrega, Professor Auxiliar do Departamento de Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa;

Doutor Luís Filipe Pinto de Almeida Teixeira, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;

Doutor João Tiago Pinheiro Neto Jacob, Technical Product Owner na Mindera Gaming (Orientador).

Resumo:

Fotogrametria é uma tecnologia cada vez mais usada em jogos para modelar personagens 3D e ambientes naturais, com o potencial de gerar malhas realistas com um nível de detalhe mais alto do que normalmente obtido por meio manual e em tempo eficiente. Em ambientes arquitetónicos, entretanto, embora as texturas sejam baseadas em fotogrametria, as malhas ainda são modeladas à mão. Um desafio é que a ambientes arquitetónicos em jogos tendem a depender de malhas modulares que exigem alta precisão e padronização, enquanto fotogrametrias de arquitetura tendem a produzir malhas irregulares que são difíceis de padronizar. Esta investigação visa suprir essa falta de integração com foco em malhas arquitetónicas modulares de alta granularidade para jogos 3D de 1a e 3a pessoa. Começa com uma revisão da produção de gráficos de jogos 3D e malhas arquitetónicas modulares, bem como a integração da fotogrametria na criação de malhas para jogos. Segue uma contribuição teórica, consolidando os princípios para o desenvolvimento de malhas arquitetónicas modulares dentro do ciclo de desenvolvimento de jogos. Em seguida, identifica-se as incompatibilidades que dificultam a integração da fotogrametria no desenvolvimento de malhas modulares. Soluções são postuladas, implementadas e testadas via uma série de experimentos controlados. Conclui-se que integração é possível, mas requer um processo manual devido à falta de ferramentas para conformar superfícies detalhadas ao perfil de malhas de referência padronizadas. A investigação propõe uma abordagem para alcançar a modularidade seccional de fotogrametrias arquitetónicas por meio de bordas padronizadas às quais as variações podem ser integradas por meio de substituição de componentes modulares. A investigação propõe um ciclo de desenvolvimento de jogos modificado com long pré-produção e, potencialmente, várias sessões de captura para incorporar as fotogrametrias arquitetónicas na produção de malhas modulares para ambientes de jogo. Por meio dessa abordagem, uma ampla gama de tipos de superfícies arquitetónicas e tipos de geometria foram padronizados de acordo com requisitos para malhas modulares, indicando sua potencial viabilidade como um fluxo de trabalho para o desenvolvimento de jogos em geral.

Palavras-chave: arte em ambiente 3D, ciclo de desenvolvimento de jogos, level design, arquitetura modular, fotogrametria.

Candidato:
João Pedro Matos Teixeira Dias

Data, Hora e Local
1 de abril, às 09:00, por videoconferência com transmissão em direto em: https://www.youtube.com/channel/UCvsg2ymeaHLRLbsGt67JmKw

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

Vogais
Doutor Dariusz Mrozek, Professor Associado do Department of Applied Informatics da Silesian University of Technology, Poland;
Doutor Pedro Nicolau Faria da Fonseca, Professor Auxiliar do Departamento de Eletrónica, Telecomunicações e Informática da Universidade de Aveiro;
Doutor André Monteiro de Oliveira Restivo, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor Hugo José Sereno Lopes Ferreira, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientador).

Resumo:

A ubiquidade da computação, conhecida como Internet-of-Things (IoT), tem moldado a maneira como as pessoas interagem com o mundo físico. No entanto, a escala, distribuição lógica e geográfica, densidade, heterogeneidade, interdependência, e os requisitos de segurança, fazem com que estes sistemas sejam complexos, criando vários desafios operacionais e de desenvolvimento. Embora exista um consenso alargado de que as práticas de engenharia de software amplamente utilizadas são inadequadas para o desenvolvimento de IoT, estas continuam a ser as soluções mais usadas. Este aspeto tem vindo a comprometer a confiabilidade destes sistemas, centralizando a maior parte da computação em infraestruturas cloud. Adicionalmente, a larga-escala destes sistemas em termos de dispositivos e aplicações supera os recursos técnicos existentes para a sua gestão e operação, sendo crucial torná-los o mais self-managed possível. No entanto, tem de ser dada a capacidade aos operadores do sistema (incluindo utilizadores finais) de configurá-los e entendê-los — principalmente usando soluções que não requerem alto conhecimento técnico, viz. soluções de desenvolvimento de low-code — incluindo a capacidade de configuração de medidas de resiliência em caso de falhas.

O foco principal desta dissertação é investigar como melhorar o status quo da confiabilidade em sistemas IoT. Este é um esforço multifacetado sendo necessário (1) perceber quais são as melhores práticas para desenvolver IoT de forma confiável e qual é sua solidez científica, (2) perceber se as soluções atuais fornecem mecanismos fundamentais que permitem desenhar e construir sistemas confiáveis, e, se não, que contribuições são necessárias para superar as limitações existentes e, por último, (3) dado que esses sistemas são operados por humanos com conhecimento técnico limitado, é necessário que os seus utilizadores sejam capazes de usar e configurar os sistemas sem comprometer o correto funcionamento dos mesmos. Enquanto nos propomos a enfrentar os desafios acima mencionados, afirmamos que:

É possível enriquecer os ambientes de desenvolvimento de IoT focados em utilizadores finais de tal forma que os sistemas resultantes têm um maior grau de confiabilidade, reduzindo o impacto no know-how destes utilizadores.

Para se melhor entender o que (e como) os utilizadores finais desejam automatizar os seus sistemas de IoT foi realizado um estudo para reunir cenários de automação, como pesquisa preliminar. De seguida, uma extensa pesquisa bibliográfica foi realizada de forma a extrair um conjunto de padrões que podem ser usados para melhorar os sistemas IoT do ponto de vista da sua confiabilidade. Estes padrões foram documentados em formconfiabilidadea sucinta, expondo problemas particulares dentro de um contexto específico. As relações de um subconjunto desses padrões foram estudadas, resultando numa linguagem de padrão de self-healing, endereçando as preocupações de confiabilidade em tempo de execução de forma autonómica.

A adoção destes padrões depende de aspetos arquiteturais e funcionais dos sistemas. Um dos aspetos limitadores é que a maioria dos sistemas e soluções atuais não fornece nenhum mecanismo para reajustar o comportamento do sistema durante o tempo de execução. Dado isto, os paradigmas de computação fog e edge foram explorados de forma a aproveitar os recursos computacionais em todas as camadas do sistema, com o objetivo de tornar os sistemas mais confiáveis e mais escaláveis. Com estas contribuições de base, exploramos e afirmamos a viabilidade de usar funções serverless no contexto de IoT, otimizando a escolha de contextos de execução de acordo com preferências, restrições e latências.

Para melhor entender como é que estes paradigmas podem ser potencializados para soluções amplamente utilizadas, selecionamos Node-RED como caso de estudo, dado ser um dos sistemas de desenvolvimento open-source mais utilizados. Este fornece uma interface de programação visual que potencia que utilizadores com diferentes níveis de conhecimento técnico o possam usar. E, tal como outras soluções, o Node-RED não fornece mecanismos para orquestrar tarefas entre dispositivos nem lidar com falhas de partes do sistema dinamicamente, limitando a confiabilidade dos sistemas construídos.

Começamos por avaliar empiricamente, tanto em configurações virtuais como físicas, a viabilidade de usar o Node-RED como um orquestrador, onde as tarefas computacionais são alocadas para os recursos disponíveis e as falhas de dispositivos são mitigadas com re-orquestrações. Também foi desenvolvido um conjunto de extensões para Node-RED que permitem enriquecer os programas existentes (flows) com mecanismos de self-healing — permitindo a deteção de diferentes erros durante o tempo de execução e reajustando o comportamento do sistema para este manter a sua operação dentro de níveis aceitáveis de Qualidade de Serviço.

Dado que os utilizadores de IoT têm diferentes níveis de conhecimento técnico, tentamos melhorar a interação com os ambientes de desenvolvimento destes sistemas para que os utilizadores pudessem melhor entender quais são as automações configuradas (viz. inspeção), como estas se estão a comportar (viz. observabilidade e feedback), e aumentar a sua capacidade de perceber qual foi a possível causa por trás de certos eventos (viz. causalidade). No primeiro estudo, começamos por estender as notações visuais e as funcionalidades do Node-RED para que pudéssemos melhorar o processo de desenvolvimento. De seguida avaliamos empiricamente o desempenho da solução desenvolvida em relação a uma versão do Node-RED sem modificações, observando melhorias estatisticamente significativas na capacidade dos utilizadores de evoluir sistemas de IoT existentes. Por fim, exploramos o uso de assistentes de voz como maneira alternativa de configurar, compreender e interagir com ambientes IoT, focando-nos particularmente na capacidade de um utilizador perceber a causa por trás de alguns eventos.

Verificamos a viabilidade do uso de sistemas de voz como forma alternativa de desenvolvimento de sistemas IoT, cobrindo todas as diferentes possibilidades de automação que o Node-RED suporta, com uma extensão considerável das possibilidades de interação devido ao suporte de diálogos multimensagem. Passamos a validar a viabilidade dos utilizadores usarem o assistente de voz para realizar diferentes tarefas, verificando que todos os utilizadores foram capazes de terminar as tarefas. Enquanto algumas frases válidas foram incorretamente reconhecidas pelo mecanismo de reconhecimento de voz, o que forçou alguns participantes a repetir a sua intenção, os participantes expressaram uma preferência por interfaces de voz preterindo interfaces visuais em termos de perceção subjetiva.

Essas contribuições materializam-se num conjunto básico de blocos de construção que, em conjunto, podem ser usados para melhorar a confiabilidade dos sistemas de IoT, ao mesmo tempo que potencializam a capacidade do utilizador de os configurar, usar e desenvolver sistemas deste tipo. As contrapartes experimentais destas contribuições fornecem evidências empíricas que sustentam a plausibilidade da hipótese.

Candidato:
Cláudio António Moreira Alves do Carmo Reis

Data, Hora e Local
29 de março, às 10h00, na Sala de Atos da Faculdade de Engenharia e por videoconferência.

Streaming: https://www.youtube.com/channel/UCvsg2ymeaHLRLbsGt67JmKw

Presidente do Júri
Doutor António Fernando Vasconcelos Cunha Castro Coelho, Professor Associado c/ Agregação da FEUP

Vogais
Doutora Luísa Maria Lopes Ribas, Professora Auxiliar da Faculdade de Belas Artes da Universidade de Lisboa;
Doutora Sandra Vieira Jürgens, Professora Auxiliar Convidada do Departamento de História da arte da Faculdade de Ciências Sociais e Humanas da Universidade Nova de Lisboa;
Doutor João Pedro Ferreira Dias Leal, Professor Adjunto da Escola Superior de Media Artes e Design do Instituto Politécnico do Porto;
Doutor Pedro Leão Ramos Ferreira Neto, Professor Auxiliar da Faculdade de Arquitetura da Universidade do Porto;
Doutor Gilberto Bernardes de Almeida, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
Doutor José Manuel da Silva Fernandes de Carvalho Carneiro, Professor Auxiliar do Departamento de Design da Faculdade de Belas Artes da Universidade do Porto (Orientador).