PACE: Simple Multi-hop Scheduling for Single-radio 802.11-based Stub Wireless Mesh Networks

IEEE 802.11-based Stub Wireless Mesh Networks (WMNs) are a cost-effective and flexible solution to extend wired network infrastructures. Yet, they suffer from two major problems: inefficiency and unfairness. A number of approaches have been proposed to tackle these problems, but they are too restrictive, highly complex, or require time synchronization and modifications to the IEEE 802.11 MAC. PACE is a simple multi-hop scheduling mechanism for Stub WMNs overlaid on the IEEE 802.11 MAC that jointly addresses the inefficiency and unfairness problems. It limits transmissions to a single mesh node at each time and ensures that each node has the opportunity to transmit a packet in each network-wide transmission round. Simulation results demonstrate that PACE can achieve optimal network capacity utilization and greatly outperforms state of the art CSMA/CA-based solutions as far as goodput, delay, and fairness are concerned

Digital Twins for an Industrial Internet of Things Platform

Com o avanço da Indústria 4.0 e do surgimento de novas tecnologias de informação e comunicação tais como o IIoT (Industrial Internet of Things), o sector industrial tem procurado cada vez mais, evoluir as suas linhas de produção de modo a atingir a maior eficiência de produção possível. Aliado ao conceito IIoT, o termo Digital Twin e CPS (Cyber Physical System) começam a ganhar elevada relevância em vários sectores, nomeadamente no sector industrial. Apesar de serem conceitos que se podem confundir, o conceito de DT e CPS são aplicados em diferentes domínios. O conceito de CPS relaciona-se com a conexão de duas direções que é possível estabelecer entre o meio físico e o meio digital. Ele utiliza a rede IoT para capturar a informação do meio físico através de sensores e controladores e com esta informação, é possível no meio digital tornar a réplica mais inteligente a fim de conseguir reproduzir o comportamento da entidade física. O conceito de DT é um pouco menos abstrato, comparado com o conceito de CPS, e é o DT que implementa o CPS. O DT utiliza as funcionalidades do CPS para realizar modelos de simulação das entidades físicas de forma a conseguir espelhar a geometria e o comportamento da mesma no meio digital. Com estes modelos digitais é possível realizar uma monitorização e controlo em tempo real das entidades físicas. De forma a aplicar estes conceitos, esta dissertação tem como principal objetivo a implementação de um DT capaz de replicar o comportamento de uma determinada entidade física no meio digital. Dessa forma, através da aplicação web Jurassic Park como plataforma IoT, a dissertação pretende adicionar um conjunto de novas funcionalidades de controlo e monitorização à sua interface-gráfica, de modo a que o utilizador consiga não só observar em tempo real a variação de valores de variáveis previamente subscritas mas também controlar alguns eventos que também foram selecionados pelo utilizador previamente

Nanotechnology in ligature-induced periodontitis: protective effect of a doxycycline gel with nanoparticules

OBJECTIVES: The aim of this study was to test the efficacy of a locally applied 8.5% nanostructured doxycycline (DOX) gel in preventing alveolar bone loss in experimental periodontal disease (EPD) in rats by using the tapping mode atomic force microscopy (AFM). MATERIAL AND METHODS: EPD was induced in 24 Wistar rats. Animals were treated with the doxycycline gel topically, immediately after EPD induction, and 3 times a day during 11 days. Four groups (n=6) were formed as follows: Naïve group (animals not subjected to EPD nor treated); non-treated (NT) group (animals subjected to EPD, but not treated); vehicle gel (VG) group (animals subjected to EPD and treated with topical gel vehicle); and DOX group (test group): animals subjected to EPD and treated with the 8.5% DOX gel. In order to investigate topographical changes in histological sections, a novel simple method was used for sample preparation, by etching sections from paraffin-embedded specimens with xylol. RESULTS: Comparing the AFM images, several grooves were observed on the surface of the alveolar bone and other periodontal structures in the NT and VG groups, with significantly greater depths when compared to the DOX group (

Spatial-Temporal distribution of phytoplankton biomass during a coastal upwelling episode obtained from remote sensing and in situ data

Tese de mestrado, Ciências do Mar, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2022Nos últimos anos, os blooms de algas nocivas tornaram-se um objeto de estudo importante para a comunidade científica devido ao crescimento mundial do fenómeno. Contudo, os blooms de algas não são necessariamente tóxicos, apesar de nocivos. Existem dois modos para serem consideradas nocivos: a primeira é pela produção de toxinas pelas próprias algas; a segunda pela acumulação de biomassa que, por morte das células, provocam condições de anoxia (ausência de oxigénio), lesivas para o ecossistema. No entanto, os mecanismos físicos e biológicos que os desencadeiam não são totalmente conhecidos. Os mecanismos físicos (a temperatura da superfície do mar, a estratificação da coluna de água, o forçamento do vento, entre outros) controlam a biomassa fitoplanctónica possibilitando, em certos casos, uma acumulação da mesma devido à disponibilidade de nutrientes na coluna de água. Daí, é importante compreender de que forma os mecanismos físicos podem produzir as condições favoráveis ao aparecimento de blooms de algas nocivas. Um destes é o afloramento costeiro, mecanismo abordado na dissertação. O objetivo da tese é o estudo da variação espácio-temporal da biomassa fitoplanctónica no Noroeste da Península Ibérica (Figueira da Foz, Portugal) durante um episódio de afloramento costeiro. De forma a avaliar a distribuição espácio-temporal do fitoplâncton recorreu-se a dados de deteção remota e dados in situ (concentração em clorofila-a, Chl-a, índice de biomassa do fitoplâncton), obtidos durante uma campanha oceanográfica de 12 a 19 de setembro de 2019. O presente trabalho foca as duas primeiras semanas de setembro de 2019, período no qual ocorreu uma campanha oceanográfica. Esta tese foi realizada no âmbito do Projeto HabWAVE, com o objetivo de estudar a formação dos blooms de algas nocivas no noroeste da costa portuguesa através de processos físicos e biológicos, aplicando os dados de deteção remota e in situ. A primeira etapa do trabalho consistiu em verificar quais as imagens de satélite disponíveis, de onde foram analisadas as concentrações da clorofila-a (Chl-a) e a temperatura da superfície do mar (SST- Sea Surface Temperature). Em diversos dias houve ausência de imagens devido à cobertura nebulosa presente durante o mês de setembro de 2019. A SST foi igualmente obtida a partir da solução numérica do modelo ROMS. Recorreu-se a produtos de satélites com resoluções espaciais iguais ou inferiores a 1 km, para a concentração de clorofila-a e para a temperatura da superfície do mar. Por turno, o forçamento do vento e as correntes oceânicas foram obtidas a partir das soluções numéricas de diferentes modelos: o ECMWF-IFS e o ROMS, respetivamente. No caso dos produtos de clorofila-a fez-se uma análise prévia dos algoritmos disponíveis através da sua comparação com os dados in situ existentes (matchups). A análise dos matchups foi efetuada a partir de dois parâmetros estatísticos, o erro quadrático médio e o viés, que permitiram averiguar qual o produto de Chl-a mais apropriado para representar a sua variabilidade espacial na região de estudo. Com base nestes critérios foi selecionado o algoritmo de Chl-a “Piscismod Iberia” em relação aos algoritmos da Chl_NN e Chl_OC4Me (provenientes do sensor Ocean and Land Colour Instrument – OLCI), e do Ocean Colour Climate Change Iniciative (OC - CCI). O produto de SST selecionado é proveniente do sensor Sea and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR), do Group of High Resolution Sea Surface Temperature (GHRSST). Este sensor permite estimar a temperatura da superfície do mar através da calibração altamente precisa de três canais infravermelhos (S7-S8-S9). Os resultados mostram sucessivos ciclos de intensificação e relaxamento do forçamento do vento favorável ao afloramento (componente along-shore) nas duas primeiras semanas de setembro de 2019. A variabilidade no campo do vento afeta a distribuição espacial da SST, ou seja, a intensificação da componente along-shore do vento produzirá uma intensificação do afloramento costeiro e um relaxamento do vento causará uma regressão do afloramento costeiro. A comparação entre as soluções do modelo hidrodinâmico para a temperatura da superfície mostrou que o modelo reproduz valores semelhantes aos do satélite, no entanto, com uma subestimação dos valores da SST. A análise das distribuições de concentração de clorofila-a mostrou uma forte correlação com a distribuição espacial da SST, com elevados valores de Chl-a associados a baixos valores de SST. Contudo, a partir do dia 10 de setembro de 2019 em diante, observa-se que os valores elevados de clorofila-a não se associam necessariamente a temperaturas mais frias e em algumas áreas de baixa temperatura os valores de clorofila-a também são baixos. De forma a compreender este fenómeno estudou-se a variabilidade da costa para o largo (cross-shore), de onde se observou que a fraca concentração de clorofila-a está dependente da intensificação do forçamento do vento que, por sua vez, fortalece a componente cross shore do transporte de Ekman. De acordo com a literatura, a interpretação sobre o desfasamento visual entre a Chl-a e a SST, observadas no dia 11 de setembro, dever-se-á à forte divergência, e consequentemente afloramento de águas subsuperficiais, induzida pelo aumento da componente along shore do vento. Posteriormente, analisaram-se, em pormenor, os dias 5, 10 e 11 de setembro, por apresentarem os maiores picos de ventos favoráveis ao afloramento costeiro. Nestes dias, a concordância visual entre as correntes oceânicas (modeladas pelo modelo ROMS) com a distribuição espacial da Chl-a e da SST mostraram que o modelo tem um melhor desempenho com as imagens de satélite para a distribuição espacial na região costeira, facto não verificado para o oceano aberto. De seguida, calcularam-se e comparam-se os campos da divergência horizontal que permitem inferir os locais onde o maior afloramento costeiro é mais intenso. O máximo de divergência costeira offshore observada é coincidente com as baixas concentrações clorofila-a, na mesma faixa de latitudes e longitudes. De seguida, três latitudes distintas (40.30°N, 40.19°N e 40.11°N) foram representadas em profundidade, para as correntes oceânicas e para a temperatura do mar. Com o decorrer do tempo foi visualizada uma progressão das camadas mais frias, associadas a uma intensificação do campo do vento. No caso das correntes oceânicas, uma componente maioritariamente para sul é observada em todos os dias. Contudo, nos dias 10 e 11, que correspondem aos dias de máxima intensidade do vento, verifica-se a formação de um jato costeiro confinado na região costeira. Logo, a baixa concentração de clorofila-a é justificada pela intensificação da componente along-shore do forçamento do vento que produz um máximo de divergência costeira. O máximo de divergência costeira observado não se encontra junto da linha costeira devido à interação entre a camada de Ekman da superfície e a camada de Ekman do fundo nas regiões menos profundas. Com a persistência do forçamento do vento, o campo de divergência vai progredir para fora com a evolução do afloramento costeiro. Por sua vez, permite a formação de um jato costeiro para sul coincidente com o sinal de baixa concentração de clorofila-a observada pelos dados de satélites.In recent years, harmful algal blooms have become an important object of study for the scientific community due to the worldwide growth of the phenomenon. However, algal blooms are not necessarily toxic, albeit harmful. There are two ways to be considered harmful: the first is by the production of toxins by the algae themselves; the second is due to the accumulation of biomass which, due to cell death, causes conditions of anoxia (lack of oxygen), which are harmful to the ecosystem. However, the physical and biological mechanisms that trigger them are not fully understood. Physical mechanisms (sea surface temperature, water column stratification, wind forcing, among others) control the phytoplankton biomass, enabling, in certain cases, its accumulation due to the availability of nutrients in the water column. Hence, it is important to understand how physical mechanisms can produce the conditions favourable for the emergence of harmful algal blooms. One of these is the coastal upwelling, a mechanism addressed in the dissertation. The aim of this thesis is to study the spatiotemporal variation of phytoplankton biomass in the Northwest of the Iberian Peninsula (Figueira da Foz, Portugal) during an episode of coastal upwelling. In order to assess the spatiotemporal distribution of phytoplankton, remote sensing data and in situ data (chlorophyll-a, concentration, Chl-a, phytoplankton biomass index) were used, obtained during an oceanographic campaign from 12 to 19 September of 2019. The present work focuses on the first two weeks of September 2019, a period in which an oceanographic campaign took place. This thesis was carried out within the scope of the HabWAVE Project, with the aim of studying the formation of harmful algal blooms in the northwest of the Portuguese coast through physical and biological processes, applying remote sensing and in situ data. The first stage of the work consisted of verifying which satellite images were available, from which the concentrations of chlorophyll-a (Chl-a), and the sea surface temperature (SST) were analysed. For several days there was an absence of images due to the cloudy coverage present during the month of September 2019. The SST was also obtained from the numerical solution of the ROMS model. Satellite products with spatial resolutions equal to or less than 1 km were used for the concentration of chlorophyll-a and for the temperature of the sea surface. In turn, the wind forcing, and ocean currents were provided by numerical solutions of different models, ECMWF-IFS, and ROMS, respectively. In the case of chlorophyll-a products, the available algorithms were previously analysed by comparing them with existing in situ data (matchups). The matchup analysis was performed using two statistical parameters (mean square error and bias) that allow us to determine which Chl-a product is most appropriate to represent its spatial variability in the study region. Based on these criteria, the Chl-a algorithm of Piscismod Iberia was selected in relation to the algorithms of Chl_NN and Chl_OC4Me (derived from the sensor Ocean and Land Colour Instrument - OLCI), and the Ocean Colour Climate Change Initiative (OC - CCI). The selected SST product comes from the Group of High-Resolution Sea Surface Temperature (GHRSST) sensor Sea, and Land Surface Temperature Radiometer (SLSTR). This sensor allows the estimation of sea surface temperature measurements through the highly accurate calibration of three infrared channels (S7-S8-S9). The results show successive upwelling-favourable wind forcing intensification and relaxation cycles (along-shore component) in the first two weeks of September 2019. The variability in the wind field affects the spatial distribution of the SST, that is, the intensification of the along-shore component. shore wind will produce an intensification of the coastal upwelling and a relaxation of the wind will cause a regression of the coastal upwelling. The comparison between the hydrodynamic model solutions for surface temperature showed that the model reproduces values similar to those of the satellite, however, with an underestimation of the SST values. The concentration of chlorophyll-a was shown to correlate with the spatial distribution of SST, with high Chl-a concentrations associated to low SST values. However, from September 10, 2019, onwards, it was observed that high chlorophyll-a concentrations are not necessarily associated with cooler temperatures, and that in some areas with low temperature the Chl-a values are also low. In order to understand this phenomenon, the variability of the coast to the sea (cross-shore) was studied, from which it was observed that the weak concentration of chlorophyll-a is dependent on the intensification of the wind forcing which, in turn, strengthens the cross-shore component of Ekman's transport. According to the literature, the interpretation of the visual lag between Chl-a and SST, observed on September 11th , should be due to the strong coastal divergence, and consequent upwelling of subsurface waters, induced by the increase in the along-shore component of the wind. Subsequently, the 5th, 10th and 11th of September were analysed in detail, as they presented the highest peaks of favourable winds for the coastal upwelling. These days, the visual agreement between ocean currents (modelled by the ROMS model) with the spatial distribution of Chl-a and SST showed that the model performs better with satellite images for the spatial distribution in the coastal region, which is not true, for the ocean. Then, the horizontal divergence fields were calculated and compared, allowing to infer the places where coastal upwelling is stronger. The maximum observed offshore coastal divergence coincides with the low concentrations of chlorophyll-a, in the same range of latitudes and longitudes. Then, three distinct latitudes (40.30°N, 40.19°N and 40.11°N) were plotted in depth, for ocean currents and for sea temperature. Over time, a progression of the cooler layers was seen, associated with an intensification of the wind field. In the case of ocean currents, a mostly southerly component is observed every day. However, on days 10 and 11, corresponding to peak wind intensifies, a coastal jet confined to the coastal region is formed. Therefore, the low concentration of chlorophyll-a is justified by the intensification of the along-shore component of the wind forcing that produces a maximum of coastal divergence. The maximum observed coastal divergence is not found near the shoreline due to the interaction between the surface Ekman layer, and the bottom Ekman layer in the shallower regions. With the persistence of the wind forcing, the divergence field will progress offshore with the evolution of the coastal upwelling. In turn, it allows the formation of a coastal jet to the south coincident with the signal of low concentration of chlorophyll-a observed by satellite data

Trajectory-Aware Rate Adaptation for Flying Networks

Despite the trend towards ubiquitous wireless connectivity, there are scenarios where the communications infrastructure is damaged and wireless coverage is insufficient or does not exist, such as in natural disasters and temporary crowded events. Flying networks, composed of Unmanned Aerial Vehicles (UAV), have emerged as a flexible and cost-effective solution to provide on-demand wireless connectivity in these scenarios. UAVs have the capability to operate virtually everywhere, and the growing payload capacity makes them suitable platforms to carry wireless communications hardware. The state of the art in the field of flying networks is mainly focused on the optimal positioning of the flying nodes, while the wireless link parameters are configured with default values. On the other hand, current link adaptation algorithms are mainly targeting fixed or low mobility scenarios. We propose a novel rate adaptation approach for flying networks, named Trajectory Aware Rate Adaptation (TARA), which leverages the knowledge of flying nodes' movement to predict future channel conditions and perform rate adaptation accordingly. Simulation results of 100 different trajectories show that our solution increases throughput by up to 53% and achieves an average improvement of 14%, when compared with conventional rate adaptation algorithms such as Minstrel-HT

Analyzing Digital Image by Deep Learning for Melanoma Diagnosis

Image classi cation is an important task in many medical applications, in order to achieve an adequate diagnostic of di erent le- sions. Melanoma is a frequent kind of skin cancer, which most of them can be detected by visual exploration. Heterogeneity and database size are the most important di culties to overcome in order to obtain a good classi cation performance. In this work, a deep learning based method for accurate classi cation of wound regions is proposed. Raw images are fed into a Convolutional Neural Network (CNN) producing a probability of being a melanoma or a non-melanoma. Alexnet and GoogLeNet were used due to their well-known e ectiveness. Moreover, data augmentation was used to increase the number of input images. Experiments show that the compared models can achieve high performance in terms of mean ac- curacy with very few data and without any preprocessing.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Otimização e validação de um método de cromatografia líquida de alta resolução (HPLC) para a determinação do edulcorante ciclamato. Ocorrência em adoçantes de mesa

Dissertação de Mestrado em Engenharia Química e Biológica apresentada ao Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2013.[PT] Atualmente o ciclamato constitui um dos edulcorantes intensos mais consumidos na União Europeia. A não existência de um limite máximo de utilização deste edulcorante em adoçantes de mesa realça a importância de desenvolver métodos analíticos robustos para a determinação do seu teor, e de perceber se o seu consumo pode ter um impacto negativo na saúde humana. O presente trabalho teve por objetivo a otimização e validação de um método analítico de cromatografia líquida de alta resolução (HPLC) para a determinação de ciclamato em adoçantes de mesa, tendo por base o procedimento da Norma Europeia, EN 12857. O método validado foi depois aplicado na determinação do edulcorante em diferentes tipos de adoçantes de mesa (líquidos, granulado e em comprimidos). Tanto as soluções padrão como as soluções das amostras foram sujeitas a um procedimento de derivatização que converteu o ciclamato em N,Ndiclorociclohexilamina. Este produto derivatizado foi separado e quantificado utilizando uma coluna de fase reversa, uma fase móvel composta por água (20%) e metanol (80%), eluição isocrática, fluxo de 1mL/min, e uma deteção por espetrofotometria ultravioleta (UV) a um comprimento de onda de 314 nm. O método analítico foi validado internamente de acordo com os seguintes parâmetros de validação: gama de trabalho, linearidade, especificidade, sensibilidade, precisão (repetibilidade e precisão intermédia), limite de deteção e de quantificação. O método provou ser específico e seletivo para a determinação deste edulcorante nas amostras em estudo, apresentando uma repetibilidade, CVr ≤ 3%, e precisão intermédia, CVR ≤ 3,3%, e taxas de recuperação que variaram entre os 92 e 108% para os diferentes adoçantes de mesa analisados. Os teores de ciclamato variaram significativamente, tendo-se situado no intervalo de 2,9 a 73,9%, o que permitiu verificar que um consumo excessivo de um dos adoçantes analisados pode traduzir-se no incumprimento da dose diária admissível deste edulcorante.[ENG] Nowadays cyclamate is one of the most consumed intense sweeteners in the European Union. The absence of a maximum limit for the use of this sweetener in tabletop sweeteners and the growing demand for this type of products highlights the importance of developing robust analytical methods for the determ ination of their content, and to understand if their consumption may have a negative impact on human health. The present work aimed at the optimization and validation of an analytical method of high performance liquid chromatography (HPLC) for the determination cyclamate in tabletop sweeteners, based on the procedure of the European Standard EN 12857. The validated method was, after, applied to the determination of this sweetener in different types of tabletop sweeteners (liquid, powder and tablets). Both standards and samples solutions were submitted to a derivatization procedure which converted cyclamate in N,N-dichlorocyclohexilamine. The derivatized product was separated and quantified using a reversed phase column, a mobile phase composed of water (20%) and methanol (80%), isocratic flow of 1mL/min, and detection by ultraviolet spectrophotometry (UV) to a wavelength of 314 nm. The analytical method was internally validated according to the following validation parameters: working range, linearity, sensitivity, precision (repeatability and intermediate precision), limit of detection and of quantitation. This method proved to be specific and selective for the determination of this sweetener, showing a repeatability, RSDr ≤ 3%, and intermediate precision, RSDR ≤ 3.3%, and recovery rates from 92 to 108% for the different tabletop sweeteners. The concentration of cyclamate varied significantly, from 2.9 to 73.9%, which has shown that a possible excessive consumption of one of the analyzed sweeteners can lead to the exceeding of the acceptable daily intake for cyclamate