Physical rehabilitation based on kinect serious games: ThG therapy game

This thesis presents a serious game platform developed using Unity 3D game Engine and Kinect V2 sensor as a natural user interface. The aim of this work was to provide a tool for objective evaluation of patients’ movements during physiotherapy sessions as well as a pleasant way that may increase patient engagement on training motor rehabilitation exercises. The developed platform based on Kinect V2 sensor detects 3D motion of different body joints and provides data storage capability in a remote database. The platform for patient’s data management during physiotherapy process includes biometric data, some data relevant for physiotherapist related to patient’s clinical history, obtained scores during serious game based training and values of metrics such as the distance between feet during a game, left and right feet usage frequency and execution time for imposed movement associated with game mechanics. A description of technologies and techniques used for development of the platform and some results related to usability of the platform are presented in this thesis.Esta tese apresenta uma plataforma de jogo séria desenvolvida usando o motor de jogo Unity 3D juntamente com o sensor Kinect V2 como uma interface natural de utilizador. O objetivo deste trabalho foi fornecer uma ferramenta para avaliação objetiva dos movimentos dos pacientes durante as sessões de fisioterapia, bem como uma maneira agradá- vel que possa aumentar o envolvimento do paciente nos treinos de reabilitação motora. A plataforma desenvolvida baseada no sensor Kinect V2 deteta o movimento 3D de diferentes articulações do corpo e fornece capacidade de armazenamento de dados em uma base de dados remota. A plataforma que gere só dados do paciente durante o processo de fisioterapia inclui dados biométricos, alguns dados relevantes para fisioterapeuta relacionados com o historial clínico do paciente, pontuações durante o treino e valores de métricas, como a distância entre os pés durante o jogo, o uso do pé esquerdo e direito, frequência e tempo de execução do movimento associado à mecânica do jogo. A tese apresenta a descrição das tecnologias e técnicas utilizadas para o desenvolvimento da plataforma, e alguns resultados relacionados com o uso da plataforma

Consumer Behavior: A Literature Review of the Early Research on the COVID-19 Outbreak

The outbreak of COVID-19 has substantially altered trends and the research agenda in Consumer Behavior (CB). The main objectives of this article is analyze and classify the main contributions published the early research on CB on the COVID -19 pandemic , seeking to discover the perspective and the gaps and outline future avenues of research . With this article, we performed a systematic literature review based on articles published in Web of Science (WoS). We used a bibliometric approach based on Bibliographic Coupling of Documents complemented by a thematic analysis which allows us to provide a more holistic overview of the domain under study. Based on literature review six key thematic areas were identified in CB research of early stage of the pandemic: Environmental Factors, Social Media CB and Business Strategies, Personal and Psychological Characteristics , Purchase Process , and Panic buying . The conclusions present limitations inherent to systematic literature review articles, in particular the filters used to limit the search.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

A federated learning framework for the next-generation machine learning systems

Dissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores (especialização em Sistemas Embebidos e Computadores)The end of Moore's Law aligned with rising concerns about data privacy is forcing machine learning (ML) to shift from the cloud to the deep edge, near to the data source. In the next-generation ML systems, the inference and part of the training process will be performed right on the edge, while the cloud will be responsible for major ML model updates. This new computing paradigm, referred to by academia and industry researchers as federated learning, alleviates the cloud and network infrastructure while increasing data privacy. Recent advances have made it possible to efficiently execute the inference pass of quantized artificial neural networks on Arm Cortex-M and RISC-V (RV32IMCXpulp) microcontroller units (MCUs). Nevertheless, the training is still confined to the cloud, imposing the transaction of high volumes of private data over a network. To tackle this issue, this MSc thesis makes the first attempt to run a decentralized training in Arm Cortex-M MCUs. To port part of the training process to the deep edge is proposed L-SGD, a lightweight version of the stochastic gradient descent optimized for maximum speed and minimal memory footprint on Arm Cortex-M MCUs. The L-SGD is 16.35x faster than the TensorFlow solution while registering a memory footprint reduction of 13.72%. This comes at the cost of a negligible accuracy drop of only 0.12%. To merge local model updates returned by edge devices this MSc thesis proposes R-FedAvg, an implementation of the FedAvg algorithm that reduces the impact of faulty model updates returned by malicious devices.O fim da Lei de Moore aliado às crescentes preocupações sobre a privacidade dos dados gerou a necessidade de migrar as aplicações de Machine Learning (ML) da cloud para o edge, perto da fonte de dados. Na próxima geração de sistemas ML, a inferência e parte do processo de treino será realizada diretamente no edge, enquanto que a cloud será responsável pelas principais atualizações do modelo ML. Este novo paradigma informático, referido pelos investigadores académicos e industriais como treino federativo, diminui a sobrecarga na cloud e na infraestrutura de rede, ao mesmo tempo que aumenta a privacidade dos dados. Avanços recentes tornaram possível a execução eficiente do processo de inferência de redes neurais artificiais quantificadas em microcontroladores Arm Cortex-M e RISC-V (RV32IMCXpulp). No entanto, o processo de treino continua confinado à cloud, impondo a transação de grandes volumes de dados privados sobre uma rede. Para abordar esta questão, esta dissertação faz a primeira tentativa de realizar um treino descentralizado em microcontroladores Arm Cortex-M. Para migrar parte do processo de treino para o edge é proposto o L-SGD, uma versão lightweight do tradicional método stochastic gradient descent (SGD), otimizada para uma redução de latência do processo de treino e uma redução de recursos de memória nos microcontroladores Arm Cortex-M. O L-SGD é 16,35x mais rápido do que a solução disponibilizada pelo TensorFlow, ao mesmo tempo que regista uma redução de utilização de memória de 13,72%. O custo desta abordagem é desprezível, sendo a perda de accuracy do modelo de apenas 0,12%. Para fundir atualizações de modelos locais devolvidas por dispositivos do edge, é proposto o RFedAvg, uma implementação do algoritmo FedAvg que reduz o impacto de atualizações de modelos não contributivos devolvidos por dispositivos maliciosos

Structured and unstructured data integration with electronic medical records

In recent years there has been a great population and technological evolution all over the world. At the same time, more areas beyond technology and information technology have also developed, namely medicine, which has led to an increase in average life expectancy which in turn, leads to a greater need for healthcare. In order to provide the best possible treatments and healthcare services, nowadays the hospitals store large amounts of data regarding patients and diseases (in the form of electronic medical records) or the logistics of some departments in their storage systems. Therefore, computer science techniques such as data mining and natural language processing have been used to extract knowledge and value from these information-rich sources in order not only to develop, for example, new models for disease prediction, as well as improving existing processes in healthcare centres and hospitals. This data storage can be done in one of three ways: structured, unstructured or semi-structured. In this paper, the author tested the integration of structured and unstructured data from two different departments of the same Portuguese hospital, in order to extract knowledge and improve hospital processes. Aiming to reduce the value loss of loading data that is not used in the healthcare providers systems.Nos últimos anos tem-se assistido a uma grande evolução populacional e tecnológica por todo o mundo. Paralelamente, mais áreas para além da tecnologia e informática têm-se também desenvolvido, nomeadamente a área da medicina, o que tem permitido um aumento na esperança média de vida que por sua vez leva a uma maior necessidade de cuidados de saúde. Com o intuito de fornecer os melhores serviços de saúde possíveis, nos dias que hoje os hospitais guardam nos seus sistemas informáticos grandes quantidades de dados relativamente aos pacientes e doenças (sobre a forma de registos médicos eletrónicos) ou relativos à logística de alguns departamentos dos hospitais, etc. Por conseguinte, a estes dados têm vindo a ser utilizadas técnicas da área das ciências da computação como o data mining e o processamento da língua natural para extrair conhecimento e valor dessas fontes ricas em informação com o intuito não só de desenvolver, por exemplo, novos modelos de predição de doenças, como também de melhorar processos já existentes em centros de saúde e hospitais. Este armazenamento de dados pode ser feito em uma de três formas: de forma estruturada, não estruturada ou semi-estruturada. Neste trabalho o autor testou a integração de dados estruturados e não estruturados de dois departamentos diferentes do mesmo hospital português, com o intuito de extrair conhecimento e melhorar os processos do hospital. Com o intuito de reduzir a perda do armazenamento de dados que não são utilizados

Implementation plan of advanced access for the ear nose and throat department at a public portuguese hospital

Today's healthcare landscape grapples with the challenge of timely access and operational efficiency. The Ear, Nose, and Throat (ENT) department of the hospital in study faces these and other obstacles, such as high no-show rates and operational inefficiencies. High no-show rates disrupt patient care and leave resources underused, while low operational efficiency extends lead time and compromised continuity of care. To address these issues, a literature review was conducted, as well as interviews with some professionals of the department in study. A problem-solving methodology was used, in which the situation was diagnosed and then solutions were proposed to solve the problem. This thesis proposes an adapted Advanced Access implementation in the ENT department. It aims to enhance patient care and operational efficiency. By exploring this subject and implementing Advanced Access, this study contributes insights to elevate patient care and operational effectiveness in healthcare in the department in study.O atual senário da saúde enfrenta o desafio de fornecer acesso atempado e eficiente a nível operacional. O departamento de Otorrinolaringologia enfrenta esses e outros problemas, como altas taxas de não comparecimento e ineficiência operacional. As altas taxas de não comparecimento prejudicam o atendimento ao paciente e levam a subutilização de recursos, enquanto a baixa eficiência operacional aumenta o tempo de espera e compromete a continuidade de cuidados. Para abordar essas questões, foi realizada uma revisão da literatura, bem como entrevistas com alguns profissionais do departamento em estudo. Foi utilizada uma metodologia de resolução de problemas, na qual a situação foi diagnosticada e, em seguida, propostas soluções para resolver o problema. Esta tese propõe uma implementação adaptada de Advance Access no departamento de Otorrinolaringologia. Tem como objetivo melhorar o atendimento ao paciente e a eficiência operacional O objetivo é melhorar o atendimento ao paciente e a eficiência operacional. Ao explorar este assunto e implementar o Acesso Avançado, este estudo contribui com insights para elevar o atendimento ao paciente e a eficácia operacional em cuidados de saúde no departamento em estudo

Relatório da prática de ensino supervisionada em educação física: estratégias de motivação para as aulas de educação física

O Relatório de Estágio simboliza o documento final do Mestrado em Ensino de Educação Física no Ensino Básico e Secundário da Universidade de Évora. Neste documento pretendo realizar uma reflexão sobre o meu percurso na Prática de Ensino Supervisionada em Educação Física, realizada na Escola Secundária Gabriel Pereira, no ano letivo 2016/1017, com uma turma do 11ºano. Sendo a Prática de Ensino Supervisionada parte fundamental da nossa formação enquanto futuros professores em Educação Física, ao longo deste documento, irei descrever e analisar criticamente todo o trabalho que desenvolvi no último ano letivo. Inicio com uma revisão bibliográfica relativamente à Educação Física, as minhas expectativas em relação ao estágio e uma abordagem sobre as competências fundamentais para um ensino eficaz. Continuo pela dimensão do desenvolvimento do ensino e aprendizagem, onde descrevo a escola, a turma e todo o processo que guiou a construção do plano anual de turma, bem como os processos de avaliação e de condução de ensino. Posteriormente, apresento as actividades realizadas pelo núcleo de estágio da escola, a minha investigação-ação “Estratégias de Motivação para a Aula de Educação Física”, onde abordo todo o processo de realização da mesma e as suas conclusões e ainda apresento as minhas considerações sobre a experiência que foi trabalhar durante algumas semanas no 3º ciclo do ensino básico; Report of Supervised Teaching Practice in Physical Education: Motivation Strategies for the Physical Education Class Abstract: The final document of Master´s degre in Physical Education in Basic and Secondary education at Évora University is symbolized by the Internship Report. In this document, I intend to reflect about by journey in Supervised Teaching Practice in Physical Education, that took place at Escola Secundária Gabriel Pereira, in the 2016/2017 school year, with a grade 11 class. Being the Supervised Teaching Practice a fundamental part of our training as future teachers in Physical Education, throughout this document, I will critically describe and analyze all the work that I developed in the last school year. I start with a bibliographical review regarding Physical Education, my expectations about the internship, and an approach on the fundamental competencies for effective teaching. I continue with the dimension of the development of teaching and learning, where I describe the school, the class and the whole process that guide the construction of the annual class plan, as well as the processes of evaluation and conduction of teaching. Subsequently, I present the activities carried out by the school’s internship group, my action research “Motivation Strategies for the Physical Education Class”, where I cover the entire process of its completion and conclusion. I also present my considerations on my experience, working during a few weeks in the 3rd cycle of basic education

Systems Biology Approaches to Probe Gene Regulation in Bacteria

Mechanisms that allow pathogens to colonize the host are not the product of isolated genes, but instead emerge from the concerted operation of regulatory networks. Therefore, identifying components and the systemic behavior of networks is necessary to a better understanding of gene regulation and pathogenesis. To this end, I have developed systems biology approaches to study transcriptional and post-transcriptional gene regulation in bacteria, with an emphasis in the human pathogen Mycobacterium tuberculosis (Mtb). First, I developed a network response method to identify parts of the Mtb global transcriptional regulatory network utilized by the pathogen to counteract phagosomal stresses and survive within resting macrophages. As a result, the method unveiled transcriptional regulators and associated regulons utilized by Mtb to establish a successful infection of macrophages throughout the first 14 days of infection. Additionally, this network-based analysis identified the production of Fe-S proteins coupled to lipid metabolism through the alkane hydroxylase complex as a possible strategy employed by Mtb to survive in the host. Second, I developed a network inference method to infer the small non-coding RNA (sRNA) regulatory network in Mtb. The method identifies sRNA-mRNA interactions by integrating a priori knowledge of possible binding sites with structure-driven identification of binding sites. The reconstructed network was useful to predict functional roles for the multitude of sRNAs recently discovered in the pathogen, being that several sRNAs were postulated to be involved in virulence-related processes. Finally, I applied a combined experimental and computational approach to study post-transcriptional repression mediated by small non-coding RNAs in bacteria. Specifically, a probabilistic ranking methodology termed rank-conciliation was developed to infer sRNA-mRNA interactions based on multiple types of data. The method was shown to improve target prediction in Escherichia coli, and therefore is useful to prioritize candidate targets for experimental validation

Prevalence of knee osteoarthritis in portuguese adults with obesity : an epidemiological approach

Introdução: A relação entre Osteoartrose do Joelho (OAJ) e Obesidade é explicada pela sobrecarga mecânica na cartilagem e também por alguns fatores sistémicos que participam no processo patogénico. Dado que seis em cada dez indivíduos têm excesso de peso ou obesidade em Portugal, o objetivo deste estudo é estimar a prevalência de OAJ na população portuguesa com obesidade. Métodos: 655 voluntários (idade 46,1±13,8; IMC 29,4±5,9kg/m2) responderam à versão on-line do Knee Osteoarthritis Pre-Screening Questionnaire (KOPS). A estatística descritiva e o coeficiente de correlação de Pearson foram usados para análise e o coeficiente de determinação foi usado para interpretar r, e foi obtido através do coeficiente de correlação r ao quadrado (r2). Teste T e Análise de Variância foram utilizados para comparar variáveis contínuas entre grupos. Resultados: Da amostra total, 36,5% eram homens (idade 46,1±13,9; IMC 29,6±4,7kg/m2) e 63,5% eram mulheres (idade 46,1±13,8; IMC 29,3±6,5kg/m2), enquanto 50,25% tinham obesidade (idade 47,8±13; IMC 34,6±3,9kg/m2). No grupo com obesidade, a prevalência de OAJ foi de 56,6% (Score Total KOPS 18,3±9,3), enquanto no não-obeso foi de 23,6% (Score Total KOPS 12±7,1). Conclusão: A prevalência de OAJ na população com obesidade é significativamente maior que a prevalência na população em geral relatada na literatura.Background: The relationship of Knee Osteoarthritis (KOA) and Obesity is explained by mechanical overloading on the cartilage and also by some systemic factors that participate in the pathogenic process. Since six in each ten individuals are overweight or obese in Portugal, this study’s goal is to estimate KOA’s prevalence in the Portuguese population with obesity. Methods: 655 volunteers (age 46,1±13,8; BMI 29,4±5,9kg/m2) answered to a Knee Osteoarthritis Pre-Screening Questionnaire (KOPS) Online version. Descriptive statistics and Pearson Correlation Coefficient were used for analyses and the coefficient of determination was used to interpret r and was obtained by squaring the correlation coefficient r (r2). Independent t-test and Analysis of Variance (ANOVA) were used to compare continuous variables between groups. Results: From total sample, 36,5% were male (age 46,1±13,9; BMI 29,6±4,7 kg/m2) and 63,5% were female (age 46,1±13,8; BMI 29,3±6,5kg/m2) while 50,25% had obesity (age 47,8±13; BMI 34,6±3,9kg/m2). In the Obese Group, KOA’s prevalence was 56,6% (KOPS Total Score 18,3±9,3) while in the Non-Obese was 23,6% (KOPS Total Score 12±7,1). Conclusion: KOA’s prevalence in the population with obesity is significantly higher than the prevalence in general population reported by literature