Simulating sensor networks

Tese de mestrado em Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2010Nos últimos anos, as redes de sensores sem fios conheceram um grande impulso em variadas ´áreas, nomeadamente na monitorização industrial e ambiental e, mais recentemente, na logística e noutras aplicações que envolvem processos de negócio e a chamada Internet das Coisas e dos Serviços. Contudo, e apesar dos avanços que se têm verificado tanto em termos de hardware como de software, estas redes são difíceis de programar, testar e instalar. A simulação de redes de sensores é frequentemente utilizada para testar e depurar aplicações para redes de sensores, pois permite testar a execução de das aplicações em ambientes virtuais. Esta tese aborda um problema que diz respeito a testar estas redes através de simulação: a definição (manual) de modelos. A nossa abordagem aponta para a geração de modelos de simulação directamente a partir de aplicações redes de sensores, em particular, modelos para o simulador VisualSense criados a partir de aplicações escritas em Callas, uma linguagem de programação para as redes de sensores. Para tal, criamos uma ferramenta capaz de gerar modelos que ´e paramétrica pelos modelos de rede e modelos sensores da rede que se pretende modelar, e ainda por um conjunto extensível de parâmetros de simulação. As nossas experiências mostraram resultados encorajadores na simulação de redes de grande escala, uma vez que conseguimos executar simulações com até 5000 nós. À medida que as redes de sensores sem fios começam a ser utilizadas em processos de negócio, a informação que recolhem do ambiente tem cada vez mais influência no decurso dos fluxos de trabalho associados aos processos de negócio. De um modo geral, os testes levados a cabo em fluxos de trabalho fazem uso de informação gravada em fluxos de trabalho executados previamente, tornando difícil testar o sistema como um todo. Em alternativa, e como uma segunda proposta desta tese, propomos testar fluxos de trabalho através da incorporação de resultados obtidos nas simulações das aplicações das redes de sensores. Além de cobrir os casos cobertos pela primeira abordagem, esta técnica permite testar novos fluxos de trabalho, bem como as mudanças ocorridas num determinado fluxo de trabalho por acontecimentos no ambiente.In recent years, Wireless Sensor Networks have gaining momentum in several fields, notably in industrial and environmental monitoring and, more recently, in logistics. However, and in spite of the advances in hardware and software, Wireless Sensor Networks are still hard to program, test, and deploy. Simulation is often used for testing and debugging sensor networks because they allow us to perform deployments in virtual environments. This paper addresses a key problem of testing such networks using simulation: (manual) model definition. Our approach is to generate simulation models directly from WSN applications, in particular, VisualSense simulator models from applications written in Callas, a programming language for WSN. For that purpose, we create a model generator tool that is parameter sable by network and sensor templates, and by an extensible set of simulation parameters. Our experiments show encouraging results on simulating large scale networks, as we are able to handle WSN with as many as 5000 nodes. As Wireless Sensor Networks begin to play some role in business processes, the information they gather from the environment influences the execution of workflows. Generally, the tests carried out on these systems make use of recorded information in earlier workflow executions, making it difficult to test the system as a whole. Alternatively, and as a second proposal of this thesis, we propose testing such workflows by incorporating results obtained from the simulation of sensor network applications. Besides covering the situations described in the first approach, this technique allows the testing of new workflows, as well as the changes made to a given workflow by events in the environment

Algorithmic composer, an unconventional music classification system

Dissertation presented as the partial requirement for obtaining a Master's degree in Data Science and Advanced AnalyticsMusic is an inherent part of the human existence. As an art, it has mirrored its evolution and captured its thinking and creative process over the years. Given its importance and complexity, machine learning has long embraced the challenge of analyzing music, mainly through recommendation systems, classification and composition tasks. Current classification systems work on the base of feature extraction and analysis. The same applies for music classification algorithms, which require the formulation of characteristics of the songs. Such characteristics can be of varying degrees of complexity, from spectrogram analysis to simpler rhythmic and melodic features. However, finding characteristics to faithfully describe music is not only conceptually hard, but mainly too simplistic and restrictive given its complex nature. A new methodology for music classification systems is proposed in this thesis, which aims to show that the knowledge learned by state of the art composition systems can be used for classification, without need for direct feature extraction. Using an architecture of recurrent neural networks (RNN) and long-short term memory cells (LSTMs) for the composition systems and implementing a voting scheme between them, the classification accuracy of the experiments between classes of the Nottingham dataset ranged between 60% and 95%. These results provide strong evidence that composition systems do indeed possess valuable information to distinguish between classes of music. They also prove that an alternative method to standard classification is possible, as classification targets are not directly used for training. Finally, the extent to which these results can be used for other applications is discussed, namely its added value to more complex classification systems, as well as to recommendation systems.A Música é uma componente inerente à existência humana. Enquanto arte, tem refletido a sua evolução e captado o seu processo cognitivo e criativo ao longo dos tempos. Tendo em conta a sua importância e complexidade, a área do Machine Learning desde há muito abraçou este desafio, sobretudo através de sistemas de recomendação, classificação e composição musical. Os sistemas de recomendação atuais funcionam na base de extração de features e respetiva análise. O mesmo se aplica a algoritmos de classificação musical, que requerem a formulação de características musicais. Estas podem ter diferentes graus de complexidade, desde análise de espectros a simples features melódicas e rítmicas. Contudo, formular caracteríticas musicais não só é conceptualmente difícil, como sobretudo simplista e restritivo dada a sua natureza complexa. Uma nova metodologia para sistemas de classificação musical é proposta nesta tese, com o objectivo de demonstrar que o conhecimento aprendido por sistemas de composição pode ser utilizado para classificação, sem que haja necessidade de um processo de conceptualização e extração de características. Utilizando uma arquitectura de redes neuronais recorrentes e células de memória longa e curta para os sistemas de composição e implementando um sistema de votação entre eles, a precisão para classificações binárias entre as classes do Nottingham dataset variou entre 60% e 95%. Estes resultados demonstram uma forte evidência de que os algoritmos de composição podem ser utilizados para tarefas de classificação e provam ainda que um método alternativo à classificação convencional é possível. Finalmente, a aplicabilidade destes resultados para outros projetos é discutida, nomeadamente o valor acrescentado que pode trazer para sistemas de classificação mais complexos, assim como a sistemas de recomendação

Marshall University Department of Music Presents a Joan C. Edwards Distinguished Professor of the Arts Recital featuring Villa Guitar Duo Rodrigo Almeida and Daniel Duarte

https://mds.marshall.edu/music_perf/1049/thumbnail.jp

Social return on investment: The case of a scouts local group in Portugal

Propósito: Esta dissertação pretende mensurar qual o valor social de um grupo local pertencente ao Corpo Nacional de Escutas (CNE). Método: O método utilizado pelo autor foi com base no Social Return on Investment (SROI), método desenvolvido pela Roberts Enterprise Development Fund. É baseado na tradicional análise custo-benefício e pretende monetizar o valor social expressando-o num rácio de valor criado por cada euro investido. Resultados: Com base nas respostas dos stakeholders, nos indicadores encontrados e nos valores atribuídos, existe um retorno social de 4,21€ por cada 1€ investido no Grupo de Escuteiros da Póvoa de Santa Iria. Limitações do Estudo: A inexistência de uma Base de Dados de proxies financeiros em Portugal, país onde pertence a organização, obrigou o autor a utilizar valores de referência de outros países para parte dos indicadores identificados. Implicações Práticas: Existe uma pressão sobre as organizações sem fins lucrativos mostrarem qual o valor social que estão a criar, uma vez que os recursos disponíveis alocados às mesmas são poucos. Com os resultados encontrados, espera-se que o Grupo consiga atrair financiamento de investidores para novas infraestruturas e atividades futuras. Originalidade/Valor: São poucos os estudos desenvolvidos sobre a medição do valor social em Portugal, sendo o tema do SROI ainda pouco divulgado e praticado no país. O facto de o CNE não ser uma típica associação sem fins lucrativos que desenvolve apenas acções humanitárias traz um interesse e originalidade acrescida ao tema, contribuindo assim de forma exemplificativa para o potencial do SROI.Purpose: This dissertation aims measure the social value of a local group of Scouts of Corpo Nacional de Escutas (CNE). Method: The method used by the author was based on the Social Return on Investment (SROI), method which was developed by Roberts Enterprise Development Fund. The method is based on traditional cost-benefit analysis and intends to monetize the social value, expressing it the value created by each euro invested ratio. Findings: Based on the answers of the stakeholders, the indicators found and assigned values, there is a social return of 4,21€ by each 1€ invested on the Scouts Group of Póvoa de Santa Iria. Research Limitations: The lack of a database of financial proxies in Portugal, the country where the organization belongs, forced the author to use reference values of other countries to evaluate part of the identified indicators. Practical Implications: There is a pressure on nonprofit organizations to show the social value that they are creating since there are few resources available to them. With the founded results in this dissertation, it is expected that the Group be able to attract funding from investors for new infrastructures and future activities. Originality/Value: The measurement of social value in Portugal has until the moment very few studies developed, being the SROI subject still poorly disseminated and practiced in the country. The fact of CNE not be a typical non-profit association that develops only humanitarian activities brings an increased interest and originality to the subject, contributing then to the SROI potential

Mass loss in Open Cluster Populations

Tese de Mestrado, Física (Astrofísica e Cosmologia), 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasCrê-se que a maior parte das estrelas é formada em grupos (Lada and Lada, 1991) que, mais tarde, se dissolvem e cujas estrelas passam a integrar a população de campo. Este processo de dissolução determina a distribuição de massa e idade dos grupos de estrelas observadas e, também, as propriedades da população de campo. Neste contexto, determinar a distribuição de massa e idade dos aglomerados na nossa galáxia irá impor constrangimentos sobre os modelos teóricos de dissolução e aumentar o nosso conhecimento sobre os processos de perda de massa dos grupos de estrelas. Estes grupos de estrelas formam-se devido ao colapso gravitacional nas regiões mais densas das nuvens moleculares gigantes que se encontram no disco galático. Como as estrelas de cada grupo formamse ao mesmo tempo, essas estrelas partilham a mesma idade, distância e composição química que faz delas objetos ideais para estudar não só a formação e evolução estelar, como também a estrutura espacial da nossa galáxia. A massa é o elemento que governa a dinâmica interna e, também, a interação com o campo de maré da galáxia, pelo que é de extrema importância saber qual a distribuição de massa dos aglomerados na nossa galáxia. Contudo, um catálogo de massas homogéneo e de larga escala ainda não está disponível, pelo que um dos objetivos principais deste trabalho é a determinação das massas para aglomerados abertos com fotometria de elevada precisão que agora é possível graças à missão Gaia. A nossa amostra vem do catálogo de Dias et al. (2021) que contém a idade e distância de aglomerados abertos, determinadas a partir de dados da missão Gaia (Gaia Data Release 2, Gaia Collaboration et al. (2018)). Os dados da missão Gaia fornecem-nos movimentos próprios, posições e fotometria (no visível) para cada estrela. Esta missão revolucionou o campo da astronomia ao trazer dados de elevada precisão para mais de 1 bilião de estrelas. Isto tem permitido estudar a estrutura e dinâmica da Via Láctea com um nível de detalhe nunca antes visto. No total, a amostra proveniente do catálogo de Dias et al. (2021) é composta por 1743 aglomerados abertos que têm idades entre alguns milhões a alguns biliões de anos e distâncias até alguns milhares de parsecs à volta do Sol. Considerando que o limite de cada aglomerado pode ser definido como o raio até ao qual as estrelas ainda estão gravitacionalmente ligadas a este, por vezes chamado de "raio de maré", foi necessário começar pela determinação do raio de maré de cada aglomerado. Este é o raio onde a força de maré da galáxia onde o aglomerado se encontra é igual a atração gravitacional do próprio aglomerado. As estrelas fora do raio de maré do aglomerado estão a dissipar-se para a população de campo e já não devem ser consideradas parte deste. Cada aglomerado possui um perfil de densidade cuja parametrização mais usada é o perfil de King (King, 1962) que nos permite obter o raio de maré e o raio do núcleo de cada aglomerado. Os nossos resultados mostram um raio de maré mediano de 10 parsec (excludindo os resultados de má qualidade) e um raio do núcleo mediano de 2 parsec que é compatível com os valores encontrados na literatura (Piskunov et al., 2007; Kharchenko et al., 2013). Contudo, o ajuste do perfil de King apresentou algumas dificuldades que se traduziram em incertezas elevadas para o raio de maré embora as incertezas medianas para o raio do núcleo sejam da ordem de 20%. Através de modelos de evolução estelar e usando a Função de Massa Inicial, que nos dá o número de estrelas de cada massa que se formam inicialmente num aglomerado, é possível saber o número de estrelas que um aglomerado com uma certa massa tem de cada magnitude. Isto constitui a função de luminosidade que varia de acordo com a idade de cada aglomerado. Através da comparação entre a distribuição de luminosidade observada e a função de luminosidade teórica, obtida através dos modelos de evolução estelar de Padova, podemos determinar a massa luminosa. Os nossos resultados mostram uma distribuição logarítmica de massa que apresenta uma forma gaussiana com valor médio 2.7 dex e desvio-padrão de 0.4 dex. A distribuição linear tem uma massa média de 797 M⊙. Os erros associados ao nosso método de determinação da massa foram obtidos através de bootstrapping e são cerca de 4%. Para avaliar o efeito das incertezas elevadas no raio de maré, determinámos a massa usando o valor máximo e mínimo do raio de maré e comprovámos que o efeito na determinação da massa não é significativo. Uma vez que nem todos os resultados são de boa qualidade, classificámos cada aglomerado com base na qualidade da determinação do raio de maré, massa e ajuste da isócrona no diagrama cor-magnitude e selecionámos uma amostra com os resultados de qualidade elevada e intermédia. Para podermos caraterizar não só a forma como as estrelas passam de um ambiente em que estão aglomeradas para uma população de campo bastante uniforme, como também estudar o campo de maré da nossa galáxia, é necessário entender o processo de disrupção que atua sobre os aglomerados. Para determinar os parâmetros relacionados com a disrupção dos aglomerados, simulámos a formação e evolução de uma população de aglomerados abertos que perde massa ao longo do tempo de acordo com as equações obtidas por Lamers et al. (2005b) e comparámos a distribuição simulada de idades e massas com as observações. No nosso modelo, assumimos uma taxa de formação constante e uma função de massa inicial exponencial, comumente utlizada na literatura, obtida usando os aglomerados imersos nas nuvens moleculares onde são formados (Gieles, 2009). Percorrendo várias combinações para os parâmetros do nosso modelo de disrupção e, comparando as simulações com as observações, foi possível obter os mesmos valores que existem na literatura que indicam uma escala de tempo de disrupção de cerca de 5 milhões de anos (Lamers et al., 2004; Boutloukos and Lamers, 2003). Obtivémos também uma zona adicional, que parece estar degenerada, onde são favorecidas escalas de tempo de disrupção mais pequenas. Estas zonas verificam-se também quando comparamos as simulações com as observações vindas de uma amostra com os aglomerados que apresentam apenas resultados de qualidade elevada e também para uma amostra de menor dimensão (contendo apenas aglomerados num raio de 1500 parsec à volta do Sol). Apesar de existir compatibilidade entre as observações e as simulações para a distribuição de idades usando os valores da literatura, o mesmo não acontece para a distribuição de massas cujo pico das massas simuladas se verifica para valores de massa mais pequenos que o pico das massas observadas. Esta incompatibilidade na distribuição das massas era inesperada e verifica-se para todas as combinações de parâmetros consideradas. Uma vez que o nosso modelo apenas considera a evolução dos aglomerados após sairem das nuvens moleculares, a distribuição de massa inicial usada deverá refletir a distribuição de massa dos aglomerados jovens. Para que a distribuição de massa simulada se aproximasse das observações, testámos uma função de massa inicial modificada obtida através do ajuste de uma gaussiana à distribuição logarítmica de massa dos aglomerados jovens (com idades inferiores a 50 milhões de anos). Embora este ajuste tenha sido feito apenas como um teste heurístico, os resultados mostram que o pico da distribuição das massas simuladas se aproxima do pico das observações, mantendo o bom ajuste na distribuição das idades. Isto indica que a função de massa inicial utilizada na literatura, obtida a partir dos aglomerados imersos, poderá não ser adequada para os aglomerados expostos.Mass is the main quantity driving the formation, structure, and evolution of stars but it also governs the dynamics of stellar systems such as open clusters (OCs) that provide crucial information about the dynamical evolution of the Galactic disc where they are formed. Recently, several large-scale OC studies have been published (Cantat-Gaudin et al. (2018), Monteiro et al. (2020) and others). However, high quality and systematic mass determinations for those OCs are not available so, in our work, we performed homogeneous determinations of luminous mass for 1724 OCs from the catalogue of Milky Way OCs of Dias et al. (2021). We also determined the tidal and core radii by fitting the density profile of each cluster with the King profile (King, 1962) which was required to determine the mass of each cluster. Using the resulting mass distribution, we attempted to constrain the disruption experienced by clusters in the solar neighbourhood by simulating the build up and mass evolution of a population of OCs using the equations derived by Lamers et al. (2005a). Comparing the simulated age and, for the first time, mass distributions to the observations, we recover the same parameter values related to disruption obtained in the literature with an additional optimal area for smaller disruption timescales. However, despite the reasonable agreement for the age distribution, the simulations do not generate a mass distribution similar to the observations. To improve the simulated mass distribution, we tested a different Cluster Initial Mass Function (CIMF) obtained from the mass distribution of clusters with age under 50 million years (Myr), which led to an improvement of the agreement with the observed mass distribution. This suggests that the CIMF of non-embedded clusters might be different from the one universally used, which is determined using embedded clusters

As diferentes dimensões do espaço público urbano e a sua influência no desenvolvimento de um projecto de reestruturação urbana: o caso dos bairros Trindade e Monarquina em Setúbal

Dissertação de mest., Arquitetura Paisagista, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2013É crescente a consciencialização da existência de âmbitos disciplinares como, a Ecologia Urbana, e a crescente preocupação com a criação de espaços mais sustentáveis (ambiental, social e economicamente) nas nossas cidades. Pelo que se torna, cada vez mais recorrente a abordagem a temáticas como a reabilitação, requalificação, renovação e reestruturação urbana, de áreas degradadas ou em processo de degradação nos núcleos urbanos. Estas novas abordagens criam e potenciam a criação de modelos de planeamento urbano, que se focam na revitalização de áreas degradas das cidades, segundo as quatro dimensões do espaço público: a dimensão sociológica, composta pelos âmbitos disciplinares, sociologia, antropologia e psicologia; a dimensão económica e política; a dimensão arquitetónica, composta pela pelos âmbitos disciplinares da, arquitetura e urbanismo; e a dimensão ambiental que contempla como âmbitos disciplinares, a ecologia e a arquitetura paisagista. Nesta perspetiva, é fundamental, a adoção de uma visão global e abrangente sobre o espaço público, aplicado, ao tema da reestruturação urbana, culminando num “plano urbanístico” ou projeto urbano, mais integrador e integrado de acordo com as dimensões do espaço público, respeitando sempre a identidade do local, e da população que o habita. No estágio profissional realizado na Câmara Municipal de Setúbal – Departamento de Planeamento Urbanístico, desenvolveu-se o estudo e projeto de reestruturação urbana, de dois bairros muito degradados da cidade, os bairros Trindade e Monarquina em Setúbal, adotando como princípio de intervenção, a visão holística e interdisciplinar, atrás referida e que caracteriza a prática da Arquitetura Paisagista