Cifra contínua baseada no filtro de Bloom

A Linear Feedback Shift Register (LFSR) is a building block that is frequently used to build fast, hardware-based stream ciphers. However, the fact that an LFSR is bit oriented makes it inefficient when implemented by microprocessors. On the other hand, LFSR’s have a very well-defined internal behavior, defined by a carefully chosen (primitive) feedback polynomial, which facilitates the evaluation of their quality using mathematical tools but also their cryptanalysis. This work consisted on creating a generalized LFSR where the information stored in each stage of the shift register is a 64-bit word, instead of a single bit. Furthermore, a variable feedback polynomial is used instead of a fixed one, for making cryptanalysis harder. The variability of the feedback polynomial is given by the state of a Bloom filter. A Bloom filter is a well defined construction used to detect a possible repetition of a value observed in the past, and was used in our stream generator to provide a hard-to-model, always changing state. The evolution of the Bloom filter state is cyclic, in the sense that during some iterations it accumulates ones (1’s), while in other iterations it accumulates zeros (0’s). The number of iterations in each case is not fixed, it is given by an accumulated number of collisions in the Bloom filter itself.Um Linear Feedback Shift Register (LFSR) é um elemento base usado frequentemente para desenvolver cifras contínuas, baseadas em hardware, de forma rápida. Contudo, pelo facto de serem orientados ao bit tornam-se ineficientes quando implementadas em microprocessadores. Por outro lado, os LFSRs têm um comportamento bem conhecido, definido pelo seu polinómio de realimentação, o que facilita a análise das suas propriedades com recurso a ferramentas matemáticas mas também a sua cripto análise. Este trabalho consistiu na criação de um LFSR generalizado cujos registos possuem palavras de 64 bits em vez de um único. Utiliza-se também um polinómio de realimentação variável, com vista a dificultar a sua criptanalise. A variabilidade do gerador é definida por um filtro de Bloom. Um filtro de Bloom é um método bem conhecido para detetar possı́veis repetições de um valor e é utilizado neste gerador com vista a torná-lo difı́cil de analisar devido ao seu estado em constante modificação. O estado do filtro é cı́clico, visto que em algumas iterações acumula uns (1’s) enquanto que nas seguintes acumula zeros (0’s). O número de iterações em cada caso varia com o número de colisões detetados pelo próprio filtro.Mestrado em Engenharia de Computadores e Telemátic

Analysis of interpretability methods applied to DCE-MRI of Breasts Images

Tese de mestrado integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Sinais e Imagens Biomédicas), 2022, Universidade de Lisboa; Faculdade de CiênciasO cancro da mama é uma doença que afeta um elevado número de mulheres a uma escala mundial [1]. Os exames físicos e a mamografia são as formas mais eficazes de detetar lesões e nódulos na mama. Contudo, estes métodos podem revelar-se inconclusivos. Uma maneira de solidificar o diagnóstico de cancro da mama é a realização de testes suplementares, tal como a ressonância magnética. O exame de ressonância magnética mais comum para detetar cancro da mama é DCE-MRI, um exame que obtém imagens através da injeção de um agente de contraste [2]. A consolidação do diagnóstico pode também ser realizada via meios de machine learning. Vários métodos de machine learning têm vindo a ajudar técnicos a realizar tarefas como deteção e segmentação de tumores. Apesar destes métodos serem eficazes, as tarefas que este realizam são caracterizadas por um elevado grau de responsabilidade visto que estão diretamente relacionadas com o bem-estar de um ser humano. Isto leva à necessidade de justificar os resultados destes métodos de maneira a aumentar a confiança nos mesmos. As técnicas que tentam explicar os resultados de métodos de machine learning pertencem à área de Explainable Artificial Intelligence [3]. Esta dissertação foca-se em aplicar e analisar métodos state-of-the-art de Explainable Artificial Intelligence a modelos de machine learning. Como estes modelos foram construídos tendo como base imagens de DCE-MR de mamas, os métodos aplicados a estes modelos visam explicar os seus resultados visualmente. Um dos métodos aplicados foi SHAP, SHapley Addictive exPlanations. Este método pode ser aplicado a uma variedade de modelos e baseia-se nos Shapley Values da teoria de jogos para explicar a importância das características da imagem de acordo com os resultados do modelo [4]. Outro método aplicado foi Local Interpretable Model-agnostic Explanations, ou LIME. Este método cria imagens alteradas e testa-as nos modelos criados. Estas imagens perturbadas têm um peso de acordo com o grau das perturbações. Quando testadas nos modelos, LIME calcula quais as perturbações que influenciam a mudança do resultado do modelo e, consequentemente, encontra as áreas da imagem que são mais importantes para a classificação da imagem de acordo com o modelo [5]. O último método aplicado foi o Gradient-weighted Class Activation Mapping, ou Grad-CAM. Este método pode ser aplicado em diversos modelos, sendo uma generalização do método CAM [6], mas apenas pode ser aplicado em tarefas de classificação. O método de Grad-CAM utiliza os valores dos gradientes específicos de classes e as feature maps extraídas de convolutional layers para realçar áreas discriminativas de uma certa classe na imagem. Estas layers são componentes importantes que constituem o corpo dos modelos. Para lá destes métodos, extraiu-se e analisou-se matrizes convolucionais, chamadas de filtros, usadas pelas convolutional layers para obter o output destas layers. Esta tarefa foi realizada para observar os padrões que estão a ser filtrados nestas camadas. Para aplicar estes métodos, foi necessário construir e treinar vários modelos. Nesse sentido, três modelos com a mesma estrutura foram criados para realizar tarefas de regressão. Estes modelos têm uma arquitetura constituída por três convolutional layers seguidas de uma linear layer, uma dropout layer e outra linear layer. Um dos modelos tem como objetivo medir a área do tumor em maximum intensity projections dos volumes. Os outros dois modelos têm como objetivo medir a percentagem de redução do tumor quando introduzido dois maximum intensity projections. A diferença entre estes dois modelos está nas labels criadas para os inputs. Um dos modelos usa valores calculados através da diferença entre a área dos tumores dos duas maximum intensity projections, enquanto o outro modelo usa valores da regressão da área do tumor fornecidos por técnicos. A performance destes modelos foi avaliada através da computação dos coeficientes de correlação de Pearson e de Spearman. Estes coeficientes são calculados usando a covariância e o produto do desvio-padrão de duas variáveis, e diferem no facto de o coeficiente de Pearson apenas captar relações lineares enquanto o coeficiente de Spearman capta qualquer tipo de relação. Do modelo que teve como objetivo medir a área do tumor calculou-se os coeficientes de Pearson e de Spearman de 0.53 e 0.69, respetivamente. O modelo que teve como objetivo calcular a percentagem de redução do tumor e que usou valores calculados como labels teve a melhor performance dos três modelos, com coeficientes de Pearson e de Spearman com valores de 0.82 e 0.87, respetivamente. O último modelo utilizado não conseguiu prever corretamente os valores fornecidos pelos técnicos e, consequentemente, este modelo foi descartado. De seguida, os métodos de visualização de filtros e SHAP foram aplicados aos dois restantes modelos. A técnica de visualização de filtros permitiu demonstrar as partes da imagem que estão a ser filtradas nas convolutional layers, sendo possível observar certos padrões nestes filtros. O método SHAP realçou áreas da mama que contribuíram para as previsões dos modelos. Como ambas as tarefas se focam em calcular algo através da área dos tumores, consideramos imagens SHAP bem-sucedidas aquelas que realçam áreas do tumor. Com isto em mente, as imagens obtidas através do método SHAP tiveram um sucesso de 57% e de 69% para o modelo que mede a área do tumor e para o modelo que mede a percentagem de redução do tumor, respetivamente. Outro modelo foi construído com o objetivo de classificar pares de maximum intensity projections de acordo com percentagem de redução de área do tumor. Cada par foi previamente classificado numa de quatro classes, sendo que cada classe corresponde a uma redução incremental de 25%, ou seja, a primeira classe corresponde a uma redução do tumor de 0% a 25%, enquanto a última classe corresponde a uma redução do tumor de 75% a 100%. Este modelo tem uma arquitetura semelhante à de um modelo de Resnet18 [7]. A performance deste modelo foi avaliada através de uma matriz de confusão. Através desta matriz podemos observar um sucesso de 70% no que toca a previsões corretas feitas pelo modelo. De seguida, os três métodos, SHAP, LIME e Grad-CAM, foram aplicados neste modelo. Como o objetivo deste modelo baseia-se em classificar as imagens de acordo com a percentagem de redução de tumor, também se considerou imagens de SHAP com sucesso aquelas que realçam áreas do tumor. Tendo isto em conta, observou-se uma taxa de sucesso de 82% em realçar a zona do tumor nas maximum intensity projections. As perturbações criadas para serem aplicadas no método LIME correspondem a áreas quadradas na imagem. O método LIME cria imagens atribuindo valores nulos a estas áreas aleatoriamente. O método LIME atribui um peso às imagens perturbadas de acordo com o nível de perturbação que estas sofrem. Neste trabalho, duas diferentes perturbações foram criadas, sendo a primeira perturbação áreas quadradas de 10 por 10 pixéis e a segunda áreas quadradas de 25 por 25 pixéis. Após a perturbação das imagens, estas foram inseridas novamente no modelo e as diferenças na previsão do modelo foram aprendidas pelo algoritmo do LIME. Imagens criadas com as perturbações mais pequenas tiveram uma maior taxa de sucesso que as perturbações maiores, realçando perturbações na área do tumor com uma certidão de 48%. Apesar deste facto, as imagens criadas com as perturbações de 25 por 25 pixéis tiveram os resultados mais claros no que toca a localizar o tumor visto que o tamanho das perturbações permitiu englobar todo o tumor. Por último, o método Grad-CAM foi aplicado a todas as importantes convolutional layers do modelo. Este método foi bastante eficaz a localizar as áreas discriminativas de uma certa classe, visto que conseguiu localizar o tumor bastante facilmente quando aplicado na última convolutional layer. Para lá deste facto, foi possível observar as áreas discriminativas de uma certa classe nas imagens quando se aplica este método a convolutional layers intermédias. Concluindo, a aplicação destas técnicas permitiu explicar parte das decisões feitas pelos modelos de machine learning no âmbito da análise de imagens de DCE-MRI de cancro da mama.Computer aided diagnosis has had an exponential growth in medical imaging. Machine learning has helped technicians in tasks such as tumor segmentation and tumor detection. Despite the growth in this area, there is still a need to justify and fully understand the computer results, in order to increase the trust of medical professionals in these computer tasks. By applying explainable methods to the machine learning algorithms, we can extract information from techniques that are often considered black boxes. This dissertation focuses on applying and analyzing state-of-the-art XAI (eXplainable Artificial Intelligence) methods to machine learning models that handle DCE-MR (Dynamic Contrast-Enhanced Magnetic Resonance) breast images. The methods used to justify the model’s decisions were SHAP (SHapley Additive exPlanations) [4], LIME (Local Interpretable Model-agnostic Explanations) [5] and Grad-CAM (Gradient-weighted Class Activation Mapping) [8], which correspond to three visual explanation methods. SHAP uses Shapley Values from game theory to explain the importance of features in the image to the model’s prediction. LIME is a method that uses weighted perturbed images and tests then using the existing models. From the model’s response to these perturbed images, the algorithm can find which perturbations cause the model to change its prediction and, consequently, can find the important areas in the image that lead to the model’s prediction. Grad-CAM is a visual explanation method that can be applied to a variety of neural network architectures. It uses gradient scores from a specific class and feature maps extracted from convolutional layers to highlight classdiscriminative regions in the images. Two neural network models were built to perform regression tasks such as measuring tumor area and measuring tumor shrinkage. To justify the network’s results, filters were extracted from the network’s convolutional layers and the SHAP method was applied. The filter visualization technique was able to demonstrate which parts of the image are being convoluted by the layer’s filters while the SHAP method highlighted the areas of the tumor that contributed most to the model’s predictions. The SHAP method had a success rate of 57% at highlighting the correct area of the breast when applied to the neural network which measured the tumor area, and a success rate of 69% when applied to the neural network which measured the tumor shrinkage. Another model was created using a Resnet18’s architecture. This network had the task of classifying the breast images according to the shrinkage of the tumor and the SHAP, LIME and Grad-CAM methods were applied to it. The SHAP method had a success rate of 82%. The LIME method was applied two times by using perturbations of different sizes. The smaller sized perturbations performed better, having a success rate of 48% at highlighting the tumor area, but the larger sized perturbations had better results in terms of locating the entire tumor, because the area covered was larger. Lastly, the Grad-CAM method excelled at locating the tumor in the breast when applied to the last important convolutional layer in the network

Limits and Possibilities of the United States Military in Post-Conflict Reconstruction and Stabilization

This study probes the limits and possibilities of U.S. military efforts to facilitate the transition from warfighting to nation-building. Most comparative studies conceive the complexity of this transition along a spectrum from conflict to humanitarian assistance to post-conflict stabilization. While the last two stages have often been interpreted as a coordinated act of civil-military ‘nation-building’, the spectrum, in fact, represents an ideal type simplification. At one level, outcomes depend on the players involved, including sovereign nations, national militaries, international and regional institutions, U.N. peacekeepers, private security contractors, and non-governmental humanitarian providers, among others. On the other hand, because the number, types, and causes of case outcomes are highly diverse and contingent upon many factors (example: political, economic, military, organizational, humanitarian, cultural, and religious), institutions like the U.S. military face serious difficulties both planning and coordinating post-conflict scenarios. Assuming this complex backdrop, this study offers a qualitative analysis of two recent U.S. government reports by the Special Inspector General for Afghanistan Reconstruction (SIGAR) and the Special Inspector General for Iraq Reconstruction (SIGIR) on U.S. military engagement in Afghanistan and Iraq. In both cases, the U.S. government sought to ‘nation-build’ by facilitating post-war stabilization and humanitarian assistance, detailing its efforts to record both processes. While results indicate limited successes in both cases, they also indicate a familiar pattern of uneven performance consistent with other cases internationally. The analysis concludes with recommendations for further research that may better control the contingencies of post-conflict management

O uso da telerradiologia num serviço hospitalar

Dissertação de mest., Imagiologia Médica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2007The purpose of this study has consisted in the analysis of the impact of Digital Technology and Teleradiology in the assistance capacity of the Imagiology Department of Hospital Padre Américo – Vale do Sousa, in the first 4 years of activity. We analysed statistically the clinical and material data of how the Department works and we assessed the results obtained from the inquiry done to the Medical and Technician staff, concerning the importance of Digital Technology and Teleradiology. In the period that we analysed, we observed that the increased use of Computerized Tomographies matched the needs of the Outpatient, Inpatient and Emergency Department. The average time of patient’s internment was reduced and the hospital transference index from the Emergency Department was greatly reduced in 2004 and in 2005. If we compare it with the Conventional System, we verify that the costs of the Digital System were due to the buying, maintenance and updating of adequate equipment, while operating costs with personal and materials were lower in percentage, if compared with the costs of assistance statistics. Most of the professionals acknowledged the advantages of the Digital System and most of them have adjusted well to the new technology and expressed themselves favourably towards Teleradiology. We can conclude that the implementation of the Digital System in the Imagiology Department lead to an improvement in its services and that Teleradiology was also an advantage (in spite of its costs), allowing the interpretation of the Neuroradiology exams and the permanent reading of the Computerized Tomographies outside the normal hospital schedule

Materiais híbridos oxometálicos para o processo de dessulfurização oxidativa

Crude oil contains four classes of compounds: aromatics, cycloalkanes, alkanes and compounds with atoms of sulfur, nitrogen and/or oxygen. The presence of sulfur brings a lot of damage, for the petroleum industry itself as well as for the environment, where is a major contributor of air pollution. The EU has imposed strict legislations on the S content in transportation fuels. However, the production of such ultra-low sulfur fuels by conventional hydrodesulfurization technologies is very costly, due to the harsh conditions (high temperatures and high H2 pressures) needed that are incompatible with other important fuel requirements. The development of alternative technologies that could successfully remove sulfur under sustainable and inexpensive conditions is very important. Oxidative desulfurization (ODS) has proven to be an effective approach for this purpose. In this process the sulfur compounds are oxidized by the combination of a suitable catalyst with an oxidant. The oxidized species are removed by extraction with appropriate polar solvents. Following this strategy, in the present work novel catalytic systems were developed based on the unexplored combination Mo(VI)-oxo/H2O2 for efficiently desulfurizing model and real liquid fuels. Special attention was given to the experimental conditions, particularly the substitution of organic volatile solvents by more sustainable options, such as ionic liquids (ILs), deep-eutectic solvents (DES) or solvent-free systems. Also, low H2O2/S ratios and low temperatures (50 or 70 °C) were considered to achieve the optimal conditions. Directly or indirectly (when dissolved) all the catalysts were reused and/or recycled for several ODS cycles. In general, the desulfurization efficiency was maintained at least until the third consecutive cycle. Of all the catalysts studied, the species {PO4[MoO(O2)2]4}3- stood out due to its remarkably recyclability and stability performance for desulfurization of a model diesel for ten consecutive cycles under eco-sustainable conditions (H2O2/S = 3.7 and solvent-free system), with its immiscibility in the reaction environment being of added value. The complex IndMo(CO)3Me also displayed a remarkable behaviour under similar conditions. Both catalysts were treated as heterogeneous catalysts and recovered and reused without further treatment. Despite these outstanding results, the absence of solvent during the ODS was detrimental to the treatment of real diesel samples (2300 ppm S). The highest and the best ODS results were achieved using biphasic systems (diesel/[BMIM]PF6): IndMo(CO)3Me (95 ppm), [MoO2Cl2(DEO)] (129 ppm), CpMo(CO)3Me (372 ppm), [MoO2Cl2(DMB)2] (381 ppm), {PO4[MoO(O2)2]4}3- (500 ppm), [MoO2Cl2(di-tBu-bipy)] (621 ppm) and two hybrid molybdenum compounds (740 and 741 ppm). The species {PO4[WO(O2)2]4}3- also displayed high catalytic efficiency but using MeCN as reaction medium.O petróleo contém quatro classes de compostos: aromáticos, cicloalcanos, alcanos e compostos com átomos de enxofre, azoto e/ou oxigénio. A presença de enxofre é prejudicial, para a indústria do petróleo como também para o ambiente, onde é o maior contribuinte para a poluição ambiental. A UE impôs legislações restritas para o conteúdo de enxofre nos combustíveis. No entanto o tratamento destes combustíveis, resulta num processo dispendioso devido às condições severas aplicadas (elevadas temperaturas e pressões de H2) incompatíveis com outros requisitos necessários para o combustível. O desenvolvimento de tecnologias alternativas que consigam remover o enxofre sob condições sustentáveis e economicamente mais viáveis é por isso bastante importante. A dessulfurização oxidativa (ODS) tem revelado ser um processo eficaz, no qual os compostos de enxofre são oxidados através da combinação de um catalisador e um oxidante, sendo as espécies oxidadas removidas facilmente por extração com solventes polares apropriados. Seguindo esta palavra de ordem, durante o presente trabalho foram desenvolvidos novos sistemas catalíticos, baseados na combinação pouco explorada Mo(VI)-oxo/H2O2, para eficientemente dessulfurizar diesel modelo e combustíveis reais. Deu-se especial atenção às condições experimentais, a partir das quais tentou-se substituir solventes orgânicos voláteis por opções mais sustentáveis, como líquidos iónicos (LIs), solventes eutécticos (DES) ou sistemas livres de solvente. Os rácios H2O2/S e temperatura reacional foram otimizados de forma a alcançar-se elevada eficiência de dessulfurização e economia do processo. De forma direta ou indireta (quando em solução) todos os catalisadores foram reutilizados e/ou reciclados por vários ciclos de ODS. De uma forma geral a eficiência de dessulfurização foi mantida por pelo menos três ciclos consecutivos. De todos os catalisadores aplicados, o {PO4[MoO(O2)2]4}3- sobressaiu pela sua extraordinária performance de reutilização e estabilidade na dessulfurização de um diesel modelo por dez ciclos consecutivos sob condições sustentáveis (H2O2/S = 3,7 na ausência de solvente). O IndMo(CO)3Me revelou ser um catalisador eficaz sob condições similares. Ambos foram tratados como catalisadores heterogéneos e recuperados e reutilizados sem tratamento adicional. Apesar dos valores sensacionais obtidos em meio monofásico, quando aplicados num gasóleo real (2300 ppm S), não exibiram a mesma eficácia. Os melhores resultados obtidos neste trabalho e quando comparados com o descrito na literatura foram alcançados em meio bifásico (gasóleo/[BMIM]PF6): IndMo(CO)3Me (95 ppm), [MoO2Cl2(DEO)] (129 ppm), CpMo(CO)3Me (372 ppm), [MoO2Cl2(DMB)2] (381 ppm), {PO4[MoO(O2)2]4}3- (500 ppm), [MoO2Cl2(di-tBu-bipy)] (621 ppm) e dois materiais híbridos à base de molibdénio (740 e 741 ppm). O {PO4[WO(O2)2]4}3- (259 ppm) também revelou elevada eficiência catalítica, mas na presença de MeCN como solvente de extração.Programa Doutoral em Química Sustentáve

Gestión de la información en las revistas de Brasil y Argentina: un análisis de la última década

Understanding how information management is being handled by the area's journals assists both in the growth of the area itself and in the professionals who work in it. Therefore, the general objective of this communication was to carry out a detailed analysis of the articles of the journals with Qualis Capes A1, A2 and B1 strata of the Communication and Information area, addressed to the Information Management, Brazil and Argentina. With regard to the specific objectives, we tried to identify which are the periodicals that most published articles in the theme; Discover in which year there were more publications; Knowing who are the most productive authors; Listing the most commonly used keywords in the articles; To ascertain the methodological procedures used and the way the recovered texts are discussing the information management theme, as well as their models in these contexts. Regarding the methodology, the article is exploratory with a qualitative-quantitative approach based on a bibliographical review on the topics of information and competitiveness; information management; Information management models and, later, a bibliometric study carried out in the articles of Brazilian and Argentine periodicals from January 2007 to January 2017. As results, they show that there is considerable production on the subject and that it is being. Maintained over the years. it is considered that there is the interest of researchers in the importance of information management for the area

Museu da Misericórdia, Museu da Cidade?

SIAM. Series Iberoamericanas de Museología. Año 3, Vol.

The environmental perspective on political project Degree in Chemistry at the Federal University of Piauí: distance mode

[Resumo] A Química ocupa lugar de destaque em meio às temáticas ambientais, seja por causar alguns destes problemas, seja por criar possíveis soluções. Princípios da Química estão presentes desde os episódios de poluição ambiental registrados na década de 1950, no Japão, onde despejos de mercúrio contaminaram rios e o uso exacerbado de pesticidas foi alvo de denúncia da bióloga Rachel Carson no clássico Silent Spring. Neste sentido, a formação de um professor de Química deve privilegiar aspectos que propiciem uma consistente ética ambiental, para ao compartilhar conhecimentos químicos esse profissional seja capaz de mostrar criticamente as benesses e o poder deletério que a ciência Química pode gerar, provocando em seus alunos o compromisso ético dessa com as próximas gerações no tocante ao uso responsável dos recursos naturais e na manipulação e descarte dos produtos industrializados. Mediante o exposto, averiguamos como atual Projeto Político do Curso de Licenciatura em Química na modalidade à distância oferecido pela Universidade Federal do Piauí (UFPI vem tratando a temática ambiental, visto tratar-se de uma área estratégica para a compreensão e mitigação dos atuais problemas ambientais identificados no nosso cotidiano, bem como, o perceptível avanço da modalidade à distância (EaD) como ferramenta de acesso ao ensino superior.[Abstract] Chemistry occupies a prominent place among the environmental issues, is to cause some of these problems, either by creating possible solutions. Chemistry principles are present from the environmental pollution episodes recorded in the 1950s in Japan, where mercury discharges have contaminated rivers and the overuse of pesticides was denouncing target biologist Rachel Carson in Silent Spring classic. In this regard, the formation of a professor of chemistry should focus aspects that provide a consistent environmental ethics to share chemical knowledge to this professional to be able to critically show the blessings and the deleterious power that science chemistry can generate, resulting in his students this ethical commitment to future generations regarding the responsible use of natural resources and the handling and disposal of industrial products. Through the above, as ascertained Current Political Project in Chemistry degree course in distance mode offeed by the Federal University of Piauí (UFPI) been treating environmental issues given that it is a strategic area for understanding and mitigating the current environmental problems identified in our lives, as well as the noticeable advancement in distance mode (DL) as access tool to higher education