Category Archives: Provas PhD

Provas de Doutoramento em Engenharia Informática: ”Highly reconfigurable smart component system”

Posted on

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.”

Provas de Doutoramento em Informática (MAP-i): ”Artificial Intelligence Methods for Automated Difficulty and Power Balance in Games”

Posted on

Candidato
Simão Paulo Rato Alves Reis

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

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

Vogais
Doutor João Alberto Fabro, Professor Associado do Departamento Acadêmico de Informática do Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Brasil;
Doutor Rui Filipe Fernandes Prada, Professor Associado do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa;
Doutora Pétia Georgieva Georgieva, Professora Associada com Agregação do Departamento de Eletrónica, Telecomunicações e Informática da Universidade de Aveiro (representante da Comissão Científica do MAP-i);
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.

A tese foi coorientada pelo Doutor Nuno Lau, Professor Associado da Universidade de Aveiro.

Resumo:
“Esta tese estuda o problema de equilíbrio no desenvolvimento de jogos, nomeadamente de jogos para dois jogadores. Especificamente, pretende-se investigar a viabilidade da Inteligência Artificial (IA) como ferramenta auxiliar para corrigir propriedades de jogos. Dividimos a nossa investigação em dois caminhos: Equilíbrio de Poder, onde o objetivo é ajustar as estratégias de jogo para que estas se tornem ferramentas efetivas de vitória; Equilíbrio de Dificuldade, onde o objetivo é ajustar propriedades de jogos em tempo real para que jogadores mais fracos ou em desvantagem possam competir contra jogadores mais fortes, ou jogadores em vantagem. Ambos os domínios exigem afinações no jogo, mas diferem no tempo e no seu objetivo, um lida com o desequilíbrio no desenho de jogos, enquanto o outro lida com o desigualdade nas habilidades dos jogadores. Para o Equilíbrio de Poder, a nossa metodologia foi definir um ecossistema completo de equilíbrio de meta-jogos baseado na franquia de vídeo jogos Pokémon e construir uma competição de IA onde as múltiplas tarefas associadas (batalha, previsão, construção de equipas e equilíbrio do meta-jogo) estão presentes e podem ser testados num domínio comum. Para equilibrar o metajogo, seguimos um modelo adversarial onde os construtores de equipas pretendem restringir-se ao uso de Pokémon ótimos enquanto os agentes equilibradores incentivam o máximo possível de Pokémon distintos a serem escolhidos pelos construtores de equipa. Isto resulta em agentes capazes de jogar, construindo equipas eficazes e afinar a lista de Pokémon ao longo do tempo. Discutimos como os nossos modelos podem ser extendidos noutros domínios de vídeo jogos. Para o Equilíbrio de Dificuldade, propomos uma estrutura de Ajuste de Dificuldade Dinâmico Multijogador onde um agente Mestre de Jogo (MJ) é treinado e inserido num jogo, e dependendo do estado do jogo implementa mecanismos de handicap. O regime de treino segue uma ordem específica. Para generalizar situações de vantagem, perturbações parametrizadas nas ações de um agente de referência são usadas para simular vários graus de habilidade no jogo, e a vantagem de cada jogador é usada para traçar curvas, estas avaliadas para recompensar o MJ. Isto resulta na capacidade do MJ de otimizar um conjunto de critérios de desenho de jogo e criar oportunidades para o jogador atrás de recuperar. Mostramos que existem ferramentas de IA adequadas para cada tarefa, e é razoável pensar em equilíbrio de poder e dificuldade como problemas separados, mas onde ambos podem ser assistidos automaticamente e facilitados, e ambos aumentam a nossa compreensão do campo de equilíbrio automatizado de jogos.”

Provas de Doutoramento em Engenharia Informática: ”Argumentation mining from text using semantic approaches”

Posted on

Candidato:
Gil Filipe da Rocha

Data, Hora e Local
2 de outubro, 14:00, Sala Professor Joaquim Sarmento (G129) do DEC, FEUP

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

Vogais
Doutor Hugo Ricardo Gonçalo Oliveira, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra;
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 Eugénio da Costa Oliveira, Professor Emérito 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;
Doutor Henrique Daniel de Avelar Lopes Cardoso, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (Orientador).

Resumo
“O objetivo da prospecção de argumentos é a deteção, identificação e extração automática de argumentos a partir de texto escrito em linguagem natural. O objetivo final é obter uma representação estruturada dos argumentos (diagramas de argumentos) que pode ser automatizada e analizada de diversas formas. A argumentação é um ato retórico que tem sido estudado ao longo de vários séculos e que tem sido influenciado por diferentes áreas de estudo como a filosofia, linguística, ciência dos computadores, e inteligência artificial. De uma forma geral, argumentos são posições justificáveis onde factos (as premissas) são apresentados em suporte de uma afirmação (a conclusão). Algumas características do texto escrito em linguagem natural e, mais especificamente, da exposição de argumentos faz da prospecção de argumentos uma tarefa complexa. De fato, a ambiguidade do texto escrito em linguagem natural, a suposição de senso comum e de conhecimento implícito, diferentes estilos de escrita, e a complexidade inerente aos diagramas de argumentos são alguns dos desafios que os sistemas de prospecção de argumentos têm de superar. Abordar estes desafios, especialmente entre diferentes línguas e géneros textuais, exige sistemas de prospecção de argumentos robustos. Nesta tese, conduzimos investigação no sentido de desenvolver uma sistema computacional robusto que pode ser utilizado para detectar, identificar, e extrair conteúdo argumentativo em diferentes línguas e géneros textuais. A nossa visão é utilizar este sistema para a prospecção de argumentos em línguas com poucos recursos para o processamento de linguagem natural (como a língua portuguesa) e em géneros textuais que são caracterizados por exibir uma variabilidade considerável de perfis de exposição argumentativa (como os artigos de opinião). Para este fim, combinamos técnicas de linguística computacional e aprendizagem máquina com conhecimento das estruturas argumentativas e de teorias da retórica para identificar, de forma automática, raciocínio argumentativo expresso em textos escritos em linguagem natural. Para estudar a prospecção de argumentos numa língua com poucos recursos de processamento de linguagem natural e num género textual desafiante, realizamos um estudo de anotação para criar um corpus anotado com argumentos extraídos de artigos de opinião escritos em português. Para abordar a tarefa de prospecção de argumentos, propomos uma abordagem baseada nas relações e modelos contextuais, motivada por fundamentos da teoria de argumentação e especialmente desenhada para superar alguns dos desafios da exposição de argumentos. Para abordar esta tarefa num língua com poucos recursos de processamento de linguagem natural, investigamos como técnicas de transferência de conhecimento entre diferentes línguas podem ser aplicadas para explorar recursos anotados em diferentes línguas e melhorar o desempenho dos modelos de aprendizagem máquina numa língua alvo. Finalmente, para melhorar a robustez dos sistemas de prospecção de argumentos em diferentes géneros textuais, utilizamos avanços recentes na capacidade de modelação de linguagem e propomos uma abordagem de prospecção de argumentos que pode ser aplicada em diferentes géneros textuais.”

Provas de Doutoramento em Media Digitais: ”Towards Human-in-the-Loop Computational Rhythm Analysis in Challenging Musical Conditions”

Posted on

Candidato:
António Humberto e Sá Pinto

Data, Hora e Local
8 de setembro, às 14h30, 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 Magdalena Fuentes, Professora Assistente da Music and Audio Research Lab (MARL) e Integrated Design & Media (IDM) da New York University (NYU);
Doutor Jason Hockman, Professor Associado da School of Computing and Digital Technology (DMT) da Birmingham City University (UK);
Doutor Matthew Edward Price Davies, Senior Scientist da SiriusXM/Pandora (USA)– (Orientador);
Doutor Rui Pedro da Silva Nóbrega, Professor Auxiliar do Departamento de Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa;
Doutor Aníbal João de Sousa Ferreira, Professor Associado do Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

A tese foi coorientada pelo Prof. Rui Luís Nogueira Penha, Professor Coordenador da ESMAE, e pelo Prof. Gilberto Bernardes de Almeida, Professor Auxiliar da FEUP.

Abstract:

“Music Information Retrieval (MIR) is an interdisciplinary field focused on the extraction, analysis, and processing of information from various musical representations.
Grounded on the automatic analysis of musical facets such as rhythm, melody, harmony, and timbre, MIR enables applications in areas like music recommendation, automated music transcription, and intelligent music composition tools. Rhythm, an integral element of music, provides a foundation for decoding music’s complex relational structures and layered depth. Computational rhythm analysis is thus central to MIR research. It encompasses a wide range of tasks, such as the pivotal beat tracking, which unlocks the use of musical time across many MIR systems. However, conventional beat-tracking methods have struggled when dealing with complex musical features, such as expressive timing or intricate rhythmic patterns. While specialized approaches demonstrate some degree of adaptation, they do not generalise to diverse scenarios. Deep learning methods, while promising in addressing these issues, depend heavily on the availability of substantial annotated data. In scenarios requiring adaptation to user subjectivity, or where acquiring annotated data is challenging, the efficacy of beat-tracking methods lowers, thus leaving a gap in the applicability of computational rhythm analysis methods. This thesis investigates how user-provided information can enhance computational rhythm analysis in challenging musical conditions. It initiates the exploration of human-in-the-loop strategies with the aim of fostering adaptability of current MIR techniques. By focusing on beat tracking, due to its fundamental role in rhythm analysis, our goal is to develop streamlined solutions for cases where even the most advanced methods fall short. This is achieved by utilising both high-level and low-level user inputs —- namely, the user’s judgement regarding the expressiveness of the musical piece and annotations of a brief excerpt —- to adapt the state of the art to abstract particularly demanding signals. In an exploratory study, we validate the shared perception of rhythmic complexity among users as a proxy for musical expressiveness, and consequently as a key performance enhancer for beat tracking. Building upon this, we examine how highlevel user information can reparameterise a leading-edge beat-tracker, augmenting its performance to highly expressive music. We then propose a transfer learning method that finetunes the current state of the art, hereafter referred to as the baseline, to a concise user-annotated region. This method exhibits versatility across varied musical styles and offers potential solutions to the inherent limitations of previous approaches. Incorporating both user-guided contextualisation and transfer learning into a human-in-the-loop workflow, we undertake a comprehensive evaluation of our adaptive techniques. This includes examining the key customisation options available to users and their effect on performance enhancement. Our approach outperforms the current state of the art, particularly in the challenging musical content of the SMC dataset, with an improvement over the baseline F-measure of almost 10 percentage points (corresponding to over 16%). However, these quantitative improvements require further interpretation due to the inherent differences between our file-specific, human-in-the-loop technique and traditional dataset-wide methods, which operate without prior exposure to specific file characteristics. With the aim of advancing towards a user-centric evaluation framework for beat tracking, we introduce two novel metrics: the E-Measure and Annotation Efficiency. These metrics account for the user perspective regarding the annotation and finetuning process. The E-Measure is a variant of the F-measure focused on the annotation correction workflow and includes a shifting operation over a larger tolerance window. The Ae is defined as the relative (to the baseline) decrease in correction operations enabled by the fine-tuning process, normalised by the number of user annotations. Specifically, we probe the theoretical upper bound of beat tracking accuracy improvement over the SMC dataset. Our results show that the correct beat estimates provided by our approach surpass those of the state of the art by more than 20%. When considering the full length of the files, we can further frame this improvement in terms of gain per unit of user effort, quantifying the annotation efficiency of our approach. This is reflected in the substantial reduction of required corrections, with nearly 2/3 fewer corrections per user annotation compared to the baseline. In the final phase, we evaluate our human-in-the-loop strategy’s adaptability across a range of musical genres and instances presenting significant challenges. Our exploration extends to various rhythm tasks, including beat tracking, onset detection, and (indirectly) metre analysis. We apply this user-driven strategy to three unique genres with complex rhythm structures, such as polyrhythms, polymetres, and polytempi. Our approach exhibits swift adaptability, enabling efficient utilisation of the state-of-the-art method while bypassing the need for extensive retraining. This results in a balanced integration of data-driven and user-centric methods into a practical and streamlined solution.”

Palavras-Chave: Music Information Retrieval; User-centric; Transfer Learning; Beat Tracking.

Provas de Doutoramento em Engenharia Informática: ”Scaling-up organization of document sets to facilitate their analysis”

Posted on

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.

Provas de Doutoramento em Media Digitais: ”Connect-the-Dots: Artificial Intelligence and Automation in Investigative Journalism”

Posted on

Requeridas por:
Joana Rodrigues da Silva

Data, Hora e Local
19 de julho, às 14h30, na Sala L119 do DEMEC (FEUP)

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

Vogais:
Doutora Teresa Isabel Lopes Romão, Professora Associada do Departamento de Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa;
Doutor Luís António Santos, Professor Auxiliar do Departamento de Ciências de Comunicação do Instituto de Ciências Sociais da Universidade do Minho;
Doutor Miguel Ângelo Rodrigues Midões, Professor Adjunto Convidado do Departamento de Comunicação e Arte da Escola Superior de Educação do Instituto Politécnico de Viseu;
Doutora Helena Laura Dias de Lima, Professora Associada do Departamento de Ciências da Comunicação e da Informação da Faculdade de Letras da Universidade do Porto (Orientadora);
Doutor Alexandre Miguel Barbosa Valle de Carvalho, Professor Auxiliar do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Resumo:

“Depois da epidemia COVID-19 e das consequentes crises humanitárias que assolaram o planeta, surge uma necessidade de reivindicar o papel do jornalismo de investigação como watchdog e sistema de permeação da justiça social e democracia pela exposição pública. Assistimos a um decréscimo acentuado do investimento desta especialidade do jornalismo, seja pela sua impertinência no tratamento de questões de gestão pública, seja pelo tempo gasto neste tipo de investigações que demoram, fundamentalmente, mais tempo que o jornalismo de atualidade para obter resultados. Neste sentido, percecionamos a influência da automação e da inteligência artificial nos processos de produção informativa para dar destaque a todas as tarefas humanas, com a possibilidade de serem realizadas em menos tempo por sistemas tecnológicos. Tendo em consideração esta possibilidade, surgiu o interesse de estudar, em profundidade, como é que a automação e a aplicação de inteligência artificial através de plataformas de apoio ao procedimento habitual do jornalismo, pode, de facto, ajudar e, até mesmo, melhorar o estado global da prática de jornalismo de investigação na atualidade. A plataforma Connect-the-Dots, e o assistente DODO surge como uma hipotética solução digital para algumas das problemáticas que o jornalismo de investigação enfrenta atualmente e poderá ser uma forma de concretizar de forma prática o jornalismo de investigação no seu âmbito de inovação integrando ferramentas e práticas de código aberto numa abordagem de arqueologia do conhecimento fundamentada no método Design-Based-Research.”

Palavras-Chave: Inteligência Artificial, Automação, Jornalismo de Investigação, Design-Based-Research, Media Digitais.

Provas de Doutoramento em Media Digitais: ”Modelo para utilização da prosódia e da interacção no acesso às expressões matemáticas através da fala sintetizada para pessoas com deficiência visual”

Posted on

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.

Provas de Doutoramento em Media Digitais: “Location-Based Serious Games for Science Communication of Natural Heritage”

Posted on

Provas de Doutoramento em Media Digitais

Candidata:
Liliana Andreia da Rocha Santos

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

Presidente:
Doutor Pedro Nuno Ferreira da Rosa da Cruz Diniz, Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Vogais:
Doutora Luciane Maria Fadel, Professora Adjunta do Departamento de Expressão Gráfica da Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil;
Doutora Teresa Isabel Lopes Romão, Professora Associada do Departamento de Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa;
Doutor João Paulo Fonseca da Costa Moura, Professor Auxiliar da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro;
Doutor Paulo Simeão de Oliveira Ferreira de Carvalho, Professor Auxiliar do Departamento de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto;
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 Rui Pedro Amaral Rodrigues, Professor Associado do Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

Resumo:

“Comunicação Científica assume cada vez mais importância para sensibilizar as pessoas para o património natural, que é da maior importância para uma sociedade sustentável.

Esta tese propõe o uso de jogos sérios baseados na localização como uma ferramenta de media digital eficaz para a comunicação de ciência do património natural. A nossa hipótese é que os jogos sérios podem ser uma ferramenta eficaz para a comunicação de ciência do património natural e que os jogos sérios baseados em localização podem melhorar ainda mais a comunicação de ciência relativa ao património natural, permitindo que essa mensagem ocorra no seu respetivo contexto físico (in loco). Com as nossas questões de investigação procuramos descobrir qual o papel dos jogos sérios para a comunicação de ciência do património natural, como os jogos sérios baseados na localização podem contribuir para a comunicação de ciência do património natural e como podemos ajudar outras pessoas a projetar jogos sérios baseados na localização para comunicação de ciência do património natural.

Uma revisão sistemática da literatura ajudou a entender os possíveis papéis dos jogos sérios na comunicação de ciência. Revelou que eles podem aumentar a consciencialização, o gosto, o interesse, as opiniões e a compreensão do nosso património natural. Também identificámos diferentes tipos de tecnologias, mecânicas de jogos e conteúdos de comunicação de ciência que estes jogos integram.

Esta investigação segue a metodologia de Design science research. Desenvolvemos três protótipos de jogos para entender como os jogos sérios baseados na localização podem contribuir para esta área e, assim, responder à segunda questão de investigação. Estes jogos incluíam um mapa com pontos de interesse, a localização de um Sistema Global de Navegação por Satélite, informação georreferenciada, mini-jogos contextualizados, uma galeria de fotos colecionáveis e conteúdos para o público em geral. Foram desenvolvidos no contexto de um parque natural específico, no entanto, o conceito pode ser adaptado e aplicado a diferentes parques, jardins botânicos e outros espaços verdes.

O conhecimento e a experiência obtidos com a revisão da literatura e a criação dos protótipos ajudaram a desenvolver um modelo teórico e diretrizes para a criação de jogos sérios baseados na localização para comunicação de ciência do património natural, respondendo assim à terceira questão de investigação. O modelo teórico inclui o contexto, objetivos, procedimentos, o produto e as respostas. As diretrizes auxiliam ainda mais na análise, design, desenvolvimento e avaliação. Um workshop de cocriação para idealizar jogos sérios baseados na localização para um parque urbano foi criado para validar o modelo teórico e as diretrizes.

Os jogos sérios baseados na localização são uma ferramenta de media digital eficaz para a comunicação de ciência do património natural, permitindo a comunicação de forma mais contextualizada, melhorando assim a experiência do visitante. Por último, como principais contribuições, propomos um modelo teórico e um conjunto de diretrizes para a conceção de jogos sérios baseados na localização para a comunicação de ciência do património natural.”

 Palavras-chave: Jogos sérios, Jogos Baseados na Localização, Comunicação de Ciência, Património Natural.

Provas de Doutoramento em Media Digitais: ”Research data description in multiple domains: supporting researchers with data management plans”

Posted on

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.

Provas de Doutoramento em Engenharia Informática: “Incentive Mechanisms and Policy Evaluation on Open Multi-Agent Systems: Towards Social-Aware Transportation Systems”

Posted on

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.