Conflict-Free Replicated Data Types in Dynamic Environments

Over the years, mobile devices have become increasingly popular and gained improved computation capabilities allowing them to perform more complex tasks such as collaborative applications. Given the weak characteristic properties of mobile networks, which represent highly dynamic environments where users may experience regular involuntary disconnection periods, the big question arises of how to maintain data consistency. This issue is most pronounced in collaborative environments where multiple users interact with each other, sharing a replicated state that may diverge due to concurrency conflicts and loss of updates. To maintain consistency, one of today’s best solutions is Conflict-Free Replicated Data Types (CRDTs), which ensure low latency values and automatic conflict resolution, guaranteeing eventual consistency of the shared data. However, a limitation often found on CRDTs and the systems that employ them is the need for the knowledge of the replicas whom the state changes must be disseminated to. This constitutes a problem since it is inconceivable to maintain said knowledge in an environment where clients may leave and join at any given time and consequently get disconnected due to mobile network communications unreliability. In this thesis, we present the study and extension of the CRDT concept to dynamic environments by introducing the developed P/S-CRDTs model, where CRDTs are coupled with the publisher/subscriber interaction scheme and additional mechanisms to ensure users are able to cooperate and maintain consistency whilst accounting for the consequent volatile behaviors of mobile networks. The experimental results show that in volatile scenarios of disconnection, mobile users in collaborative activity maintain consistency among themselves and when compared to other available CRDT models, the P/S-CRDTs model is able to decouple the required knowledge of whom the updates must be disseminated to, while ensuring appropriate network traffic values

Response to simulated El Niño stress by Macrocystis pyrifera

Compelling evidence on environmental and species distribution changes due to global climate change have greatly increased over the last decades and extreme events like marine heatwaves (MHWs) (concurrent high temperature and low nutrient) are increasing in frequency, duration and intensity. The giant kelp, Macrocystis pyrifera (L.) C.A. Agardh forms dense marine forests serving as a foundation species in ecosystems that are of great ecological and economic importance. Thus, the objective of this study was to test for evidence of local adaptation to conditions representative of MHWs stress in the field on a regional level, encompassing areas with different oceanographic regimes and genetic groups. Adult blades from two depths and four regions of the Northeast Pacific were exposed to simulated nutrient and thermal stress conditions. The results clearly showed that M. pyrifera populations at the southernmost limit displayed greater thermal tolerance in their photosynthetic physiology. Compared to the other regions, surface blades from the South suffered reduced impact on the photosynthetic apparatus, with Fv/Fm values at 24ºC 15.5% higher than the regional mean. Thermally-sensitive parameters governed mainly by enzymatic processes (rETRmax and Ek) were unaffected over the 15 - 24ºC range in the southernmost region, suggesting adaptation to local environmental conditions. Amongst the bottom blades collected at depth, photosynthetic responses to stress were rather similar among different regions. The F1 juvenile generation grown in vitro from parental source material did not exhibit a significant reductions in Fv/Fm under the moderate stress temperature used (21ºC), but rETRmax and Ek remained significantly higher in the Southern regions. Consistently poor photosynthetic responses to thermal stress were observed in the North-Center region (Santa Barbara) in all experiments, suggesting genetically-based fitness reduction. Our results also highlighted the need for further research on the synergistic effects of low nutrients availability and high thermal stress considering different life stages of M. pyrifera.Evidências científicas de alterações no ambiente e distribuição de espécies devido a mudanças climáticas de caracter global, tem aumentado largamente nas últimas décadas. Eventos como as ondas de calor marinhas, têm aumentado a sua frequência (em cerca de 38%), duração e intensidade, ameaçando vários ecossistemas marinhos como recifes de coral, pradarias marinhas e florestas marinhas, assim com espécies de grande relevância económica. Espécies como as lagostas e as amêijoas foram afetadas através da redução do habitat e por stress térmico, o que resultou num aumento da mortalidade, na redução do tamanho dos indivíduos e da sua taxa de reprodução. O Kelp gigante, Macrocystis pyrifera (L.) C.A. Agardh é o kelp com maior distribuição nos oceanos que forma extensas florestas marinhas, com uma canópia densa na superfície resultando numa grande produção primária a qual alimenta diretamente organismos herbívoros mas maioritariamente detritívoros. Devido a sua densidade e dimensão, as florestas de M. pyrifera são capazes de alterar as condições ambientas locais, nomeadamente reduzindo correntes e luz, criando um habitat heterogéneo, abrigando um grande número de espécies. Assim, funciona como uma espécie fundadora do ecossistema apresentando grande relevância ecológica e económica. A fotossíntese é influenciada pela temperatura que regula as taxas de reações e movimentos de solutos dentro das células das algas tendo sido utilizada com sucesso noutros estudos, para quantificar o efeito de aumento de temperatura em kelps. Um dos métodos mais comuns para medir respostas fotossintéticas em eco-fisiologia é o fluorómetro (PAM), pois é capaz de determinar eficientemente as taxas fotossintéticas em laboratório e também no campo. A utilização de técnicas de deteção remota como boias e satélites em estudos oceanográficos, permite obter dados a uma grande escala e com grande regularidade possibilitando a análise de padrões e fatores relevantes como por exemplo oscilações da temperatura da superfície do mar (SST) ou movimentos da camada de gelo polar. Esta técnica pode também ser utilizada para gravar eventos a uma escala temporal mais curta, como blooms de fitoplâncton e processos de afloramento costeiro. Dado que a macroalga M. pyrifera forma uma canópia densa à superfície da água do mar, a utilização de dados de satélite (capazes de detetar a fluorescência da Clorofila a). Esta ferramenta tornou-se essencial na análise da distribuição, padrões sazonais de crescimento e correlação das florestas de kelp gigante com fenómenos ambientais como furacões ou eventos como o El Niño. A análise de climatologias, resumos de uma ou mais variáveis (SST ou Clorofila a) em escalas temporais grandes, utiliza modelos de fluxos atmosféricos e oceanográficos com enormes bases de dados e capacidade de processamento dos mesmos (como por exemplo o sistema de reanalise de dados oceanográficos ORAS4). Estes aumentam a quantidade e qualidade dos dados utilizáveis para estudar os fatores ambientais que afetam a espécie em estudo e permitem a criação de cenários de hipotéticos de alterações na distribuição destas espécies. O objetivo deste estudo foi procurar evidências de adaptação local a condições representativas de stress relacionado com ondas de calor marinhas (temperaturas altas e baixa concentração de nutrientes) a um nível regional numa área que engloba regimes oceanografias diferentes, assim como diferentes grupos genéticos. Em 2015, lâminas de M. pyrifera adultas amostradas a duas profundidades e provenientes de quatro regiões do Pacifico Noroeste foram expostas a um gradiente de água do mar a 3 temperaturas (15, 20 e 24ºC) e nutrientes (meio não enriquecido e enriquecido com Provasoli (PES)) replicados (x3), simulando condições similares fenómenos com o El Niño. Tanques de 30L contendo água do mar filtrada foram equipados com termostatos para regular a temperatura, bombas de circulação de água e aparelhos de registo de temperatura para registar o seu perfil. As condições de cultura foram: salinidade a 35ppm, ciclos de 14:10 luz:escuro a 80 μE· m-2·s-1 e os tratamentos com adição de nutrientes foram enriquecidos com 20 mL·L-1 PES. Os resultados das experiências revelaram, com grande expressividade, que as populações de kelp gigante do limite sul da distribuição geográfica no hemisfério norte, expressavam na sua resposta fotossintética uma maior tolerância ao stress. Comparada com as outras regiões, as lâminas da superfície da região Sul, demonstraram uma menor perturbação no aparelho fotossintético com os valores do parâmetro Fv/Fm 15.5% superiores à média regional, nos tratamentos a 24ºC. Também na região Sul, os parâmetros relacionados com os processos fotossintéticos de enzimas termo sensíveis (rETRmax e Ek) foram mais elevados a 24ºC comparativamente com os tratamentos a 20ºC, o que não sucedeu nas outras regiões. Nas lâminas amostradas junto ao fundo, as repostas fotossintéticas ao stress apresentaram maior semelhança entre regiões. Esporófitos juvenis crescidos em laboratório, a partir do tecido reprodutivo recolhido nas mesmas populações amostradas para as lâminas adultas, não exibiram uma redução significativa do parâmetro Fv/Fm, provavelmente devido à temperatura máxima utilizada (21ºC) a qual não foi suficientemente alta para causar stress térmico. No entanto, os parâmetros rETRmax e Ek foram significativamente mais altos na região Sul. A região Norte-Centro (Santa Barbara, Califórnia) revelou os níveis mais baixos de resposta fotossintética ao stress em todas as experiências, incluindo nos esporófitos F1. Este facto aponta para uma possível redução de fitness devido a fatores genéticos. Os nossos resultados realçam também a necessidade de futuras investigações nos efeitos sinérgicos de baixa disponibilidade de nutrientes, associada a elevadas temperaturas considerando diferentes etapas no ciclo de vida de M. pyrifera

Classe de Letras

info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Classe de Letras

info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Portugal, que futuro?

info:eu-repo/semantics/publishedVersio

The toothbrush in vitro model

Teresa Semedo-Lemsaddek was financially supported by national funds through the FCT—Foundation for Science and Technology, I.P. under the Transitional Standard—DL57/2016/ CP1438/CT0004. Publisher Copyright: © 2020 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland.The present investigation intended to evaluate the bacteriostatic and bactericidal abilities of clove, oregano and thyme essential oils against oral bacteria in planktonic and biofilm states. Furthermore, aiming to mimic everyday conditions, a toothbrush in vitro model was developed. Determination of the minimum inhibitory concentration, minimum bactericidal concentration, minimum biofilm inhibitory concentration and minimum biofilm eradication concentration were achieved using the microdilution procedure. To simulate the toothbrush environment, nylon fibers were inocu-lated with oral bacteria, which, after incubation to allow biofilm development, were submitted to contact with the essential oils under study. Thyme and oregano essential oils revealed promising antimicrobial effects, both in growth inhibition and the destruction of cells in planktonic and biofilm states, while clove essential oil showed a weaker potential. Regarding the toothbrush in vitro model, observation of the nylon fibers under a magnifying glass proved the essential oil anti-biofilm proper-ties. Considering the effects observed using the in vitro toothbrush model, a realistic approximation to oral biofilm establishment in an everyday use object, a putative application of essential oils as toothbrush sanitizers to help prevent the establishment of bacterial biofilm can be verified.publishersversionpublishe

CRDTs in highly volatile environments

Publisher Copyright: © 2022 The Author(s)The implementation of collaborative applications in highly volatile environments, such as the ones composed of mobile devices, requires low coordination mechanisms. The replication without coordination semantics of Conflict-Free Replicated Data Types (CRDTs) makes them a natural solution for these execution contexts. However, the current CRDT models require each replica to know all other replicas beforehand or to discover them on-the-fly. Such solutions are not compatible with the dynamic ingress and egress of nodes in volatile environments. To cope with this limitation, we propose the Publish/Subscribe Conflict-Free Replicated Data Type (PS-CRDT) model that combines CRDTs with the publish/subscribe interaction model, and, with that, enable the spatial and temporal decoupling of update propagation. We implemented PS-CRDTs in Thyme, a reactive storage system for mobile edge computing. Our experimental results show that PS-CRDTs require less communication than other CRDT-based solutions in volatile environments.publishersversionpublishe

Contribuição para o Estudo de um Sistema Integrado de Abastecimento de Água e Tratamento de Água Residual Doméstica. Caso de Estudo: Cidade da Praia

O problema de escassez de água em muitas regiões do globo acompanhado do acelerado crescimento da população e das decorrentes alterações climáticas, constituem um conjunto de preocupações ligadas à gestão dos recursos hídricos, principalmente no que diz respeito à satisfação das necessidades de consumo quer em termos quantitativos, quer em termos qualitativos. Tanto o abastecimento de água para o consumo humano, como a descarga e reutilização de águas residuais urbanas, requerem, à priori, um conjunto de processos e operações de tratamento tanto mais exigentes quanto maior o nível de qualidade final pretendido, tendo sempre em consideração aspectos como a saúde e a exposição humana como também o tipo de actividade a que se destina a água. Com o presente trabalho pretende-se dar um contributo para a avaliação da viabilidade de implementação de um sistema integrado de abastecimento de água e de tratamento de águas residuais domésticas na cidade da Praia, em Cabo Verde, tendo por base a situação actual, e um ano horizonte de 20 anos (2015 a 2035). Cabo Verde é um país com sérios problemas no que se refere aos recursos hídricos uma vez que carece de chuva e de reservas de águas subterrâneas. Circundado pelo mar, quase a totalidade dos municípios é abastecida pela água proveniente de processos de dessalinização da água do mar, através de tecnologias de membranas - Osmose Inversa (OI). Neste estudo, através de inquérito directo (260 inquéritos) e visitas presenciais a instituições, empresas e directamente à população, fez-se a caracterização dos sistemas de gestão da água e de águas residuais da referida cidade, por forma a perceber o funcionamento dos mesmos. Em 2014, cerca de 90% da água distribuída à população da Praia (10.000 m3.dia-1) proveio da água dessalinizada na central da ELECTRA. No mesmo ano, o caudal médio diário de água residual afluente à ETAR do Palmarejo foi de 2245 m3.dia-1. A deficiente cobertura da rede de drenagem de águas residuais da cidade (26,5%, segundo resultados do inquérito) é a principal razão pela baixa afluência à ETAR. Neste trabalho, procedeu-se ainda, à avaliação comparativa de custos para produção de água para a rega de áreas verdes da cidade, quer a partir de técnicas de dessalinização quer a partir da reutilização de água residual tratada. Com a reutilização de água residual tratada na rega das áreas verdes da cidade da Praia (92,4 ha), concluiu-se que, ao fim dos próximos 21 anos, poupar- se-á, na dessalinização, cerca de 32 milhões de euros (3.520 milhões de ECV). Da análise efectuada, concluiu-se que o volume necessário para o sistema de armazenamento da água residual tratada (estimado com base no mês de maior necessidade de rega do ano horizonte, Junho de 2035, assumindo um tempo de retenção hidráulico de um dia) é de 5.000 m3

Projecto e implementação de FBGs para aplicações em telecomunicações

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesNum contexto de grande desenvolvimento e massificação das telecomunicações, provocada pela necessidade intrínseca de serviços inerentes ao contacto permanente e global de um grande número de indivíduos, têm surgido vários dispositivos que tentam responder a este novo contexto, aumento de largura de banda e processamento totalmente óptico. Um dos dispositivos importante neste cenário, nomeadamente em operações de filtragem e compensação de dispersão cromática no domínio óptico, é a rede de Bragg em fibra óptica. Como tal o objectivo principal deste trabalho é produzir FBGs para aplicações em telecomunicações e aperfeiçoar a plataforma que permite estas implementações. Inicialmente apresenta-se o princípio de funcionamento e tipos de redes Bragg. De modo a simular a resposta em amplitude e fase de redes de Bragg desenvolveu-se um software com base no método da matriz transferência. Seguidamente, estudaram-se métodos de implementação de redes de Bragg com perfil de sinc e com perfil de chirp equivalente, que permitissem obter FBGs com respostas adequadas respectivamente à filtragem óptica em sistemas multicanal, e à compensação de dispersão Procedeu-se ao estudo do sistema de gravação implementado no Instituto de Telecomunicações – Pólo de Aveiro e dos algoritmos de implementação já desenvolvidos, em especial o método de stitching. Por fim, de modo a poder caracterizar-se e retirar conclusões das redes de Bragg implementadas, efectuaram-se projectos, simulações, e gravações de redes e compararam-se as respostas das redes Bragg gravadas com as simuladas, confirmando-se a validade do procedimento suportado pela plataforma disponível.In the subject of great development and growing field of telecommunications provoked by intrinsic necessity of inherent services of permanent contact and globally, a large number of individuals have suggested various devices that attempt to respond to this new subject, increased bandwidth and all optical processing. One of important devices in this scenario, namely in operations of filtering and compensation of chromatic dispersion in optical domain, is Bragg gratings in optical fiber. As such the main objective of this work is produce FBGs for applications in telecommunications and improve the platform that allows these implementations. Initially presents the principle function and types of Bragg’s gratings. In order to simulate the response amplitude and phase developed software based on the matrix method of transfer. Next, we studied methods of implementation of Bragg’s gratings with sinc profile and chirp equivalent profile, which would allow for FBGs with appropriate responses respectively to the optical filtering in multichannel systems, and the dispersion compensation. In this sense, recording the gratings were proceeded the study the recording system to be incorporated in the Institute of Telecommunications-Pólo de Aveiro, and in the implementation algorithms already developed, especially for the stitching method. Lastly, in characterizing and drawing conclusions of the applied gratings, simulations, projects, and recordings of Bragg’s gratings were carried out, in comparing the results of the recordings to the simulations, confirming the validity of the procedure supported by the available platform