Implementação fotónica de funções fisicamente não clonáveis

This dissertation aimed to study and develop optical Physically Unclonable Functions, which are physical devices characterized by having random intrinsic variations, thus being eligible towards high security systems due to their unclonability, uniqueness and randomness. With the rapid expansion of technologies such as Internet of Things and the concerns around counterfeited goods, secure and resilient cryptographic systems are in high demand. Moreover the development of digital ecosystems, mobile applications towards transactions now require fast and reliable algorithms to generate secure cryptographic keys. The statistical nature of speckle-based imaging creates an opportunity for these cryptographic key generators to arise. In the scope of this work, three different tokens were implemented as physically unclonable devices: tracing paper, plastic optical fiber and an organic-inorganic hybrid. These objects were subjected to a visible light laser stimulus and produced a speckle pattern which was then used to retrieve the cryptographic key associated to each of the materials. The methodology deployed in this work features the use of a Discrete Cosine Transform to enable a low-cost and semi-compact 128-bit key encryption channel. Furthermore, the authentication protocol required the analysis of multiple responses from different samples, establishing an optimal decision threshold level that maximized the robustness and minimized the fallibility of the system. The attained 128-bit encryption system performed, across all the samples, bellow the error probability detection limit of 10-12, showing its potential as a cryptographic key generator.Nesta dissertação pretende-se estudar e desenvolver Funções Fisicamente Não Clonáveis, dispositivos caracterizados por terem variações aleatórias intrínsecas, sendo, portanto, elegíveis para sistemas de alta segurança devido à sua impossibilidade de clonagem, unicidade e aleatoriedade. Com a rápida expansão de tecnologias como a Internet das Coisas e as preocupações com produtos falsificados, os sistemas criptográficos seguros e resilientes são altamente requisitados. Além disso, o desenvolvimento de ecossistemas digitais e de aplicações móveis para transações comerciais requerem algoritmos rápidos e seguros de geração de chaves criptográficas. A natureza estatística das imagens baseadas no speckle cria uma oportunidade para o aparecimento desses geradores de chaves criptográficas. No contexto deste trabalho, três dispositivos diferentes foram implementados como funções fisicamente não clonáveis, nomeadamente, papel vegetal, fibra ótica de plástico e um híbrido orgânico-inorgânico. Estes objetos foram submetidos a um estímulo de luz coerente na região espectral visível e produziram um padrão de speckle o qual foi utilizado para recuperar a chave criptográfica associada a cada um dos materiais. A metodologia implementada neste trabalho incorpora a Transformada Discreta de Cosseno, o que possibilita a criação de um sistema criptográfico de 128 bits caracterizado por ser semi-compacto e de baixo custo. O protocolo de autenticação exigiu a análise de múltiplas respostas de diferentes Physically Unclonable Functions (PUFs), o que permitiu estabelecer um nível de limite de decisão ótimo de forma a maximizar a robustez e minimizar a probabilidade de erro por parte do sistema. O sistema de encriptação de 128 bits atingiu valores de probabilidade de erro abaixo do limite de deteção, 10-12, para todas as amostras, mostrando o seu potencial como gerador de chaves criptográficas.Mestrado em Engenharia Físic

Determinação vestigial de pesticidas em alimentos: novos desafios analíticos

O objetivo deste estudo consiste em determinar o impacto ambiental de métodos analíticos dedicados à determinação de pesticidas organoclorados em diferentes matrizes, neste caso, morangos, solos e compotas. Para as amostras de morangos e solos foram testados três métodos, sendo eles os QuEChERS com extração em fase sólida dispersiva (d-SPE), QuEChERS com extração de pipeta descartável (DPX) e extração de gota suspensa (SDME). As compotas foram analisadas apenas com QuEChERS com d-SPE e SDME. O impacto ambiental é expresso em pontos e nesta dissertação obtiveram-se valores entre os 804,79 no SDME e os 841,04 µPts nos QuEChERS com d-SPE em compotas de pontuação global. Para melhor avaliar os resultados da pontuação global, dividiram-se todos os métodos em duas etapas, preparação de amostra e análise cromatográfica e calculado novamente a pontuação relativa a cada etapa. Verificou-se que a análise cromatográfica em todos os métodos tem um peso que varia entre os 94% nos QuEChERS com d-SPE e os 99% no SDME, sendo esta etapa igual em todos os métodos o seu impacto não varia sendo de 800,29 µPts. Considerando os valores obtidos para a análise cromatográfica é por isso incontestável a necessidade de otimização desta etapa para melhorar o impacto do método no seu todo. A etapa de preparação de amostra representa assim uma percentagem muito baixa no impacto ambiental. Na etapa de preparação de amostra, na SDME o impacto é igual sendo de 4,51 µPts e é independente do tipo de matriz. Este método apresenta um impacto com um valor quase 10 vezes inferior aos restantes. Os QuEChERS com d-SPE têm um impacto de 39,42 µPts para morangos, 38,42 µPts para solos e 40,76 µPts nas compotas. Para os QuEChERS com DPX o valor obtido em pontos para o impacto ambiental foi 39,42 µPts na matriz de morangos e 38,42 µPts nos solos. Verifica-se também que sendo a pontuação global da SDME menor, o seu impacto nas diferentes categorias de dano é também menor. Na análise de morangos, na categoria de dano das alterações climáticas o impacto é de 10,60 µPts nos QuEChERS com dSPE, 10,57 µPts nos QuEChERS com DPX e 1,41 µPts na SDME. Na categoria saúde humana, na etapa de preparação da amostra, para a mesma matriz o impacto obtido é de 10,62 µPts nos QuEChERS com d-SPE, 10,43 µPts nos QuEChERS com DPX e 1,73 µPts no SDME. A mesma tendência observa-se para a categoria saúde humana nas outras matrizes. A qualidade dos ecossistemas é a categoria de dano que menos impacto sofre. Os recursos são a categoria de dano com maior impacto nos QuEChERS com d-SPE e nos QuEChERS com DPX, na SDME a categoria com maior impacto é a saúde humana. Este trabalho permitiu avaliar o impacto ambiental de diferentes metodologias analíticas realizadas em ambiente de laboratório de investigação e concluiu que a análise cromatográfica é a causa de um grande impacto no ambiente. É esta etapa aquela que deverá ser aperfeiçoada e trabalhada no sentido de reduzir o gasto energético, ser uma metodologia mais amiga do ambiente e com impacto ambiental reduzido.The objective of this study is to determine the environmental impact of analytical methods dedicated to the determination of organochlorine pesticides in different matrices, in this case, strawberries, soils and jams. Three methods were tested for the strawberry and soil samples, namely QuEChERS with solid dispersive phase extraction (d-SPE), QuEChERS with disposable pipette extraction (DPX) and suspended drop extraction (SDME). The jams were analyzed only with QuEChERS with dispersive solid phase extraction (SPE) and SDME. The environmental impact is expressed in points and in this dissertation values were obtained between 804.79 in SDME and 841.04 μPts in QuEChERS with d-SPE in global scoring jams. In addition to the analysis of the overall score obtained, all methods were divided into two steps, sample preparation and chromatographic analysis, in this way it is possible to see in which part of the method an optimization is advisable to reduce the environmental impact. It was verified that the chromatographic analysis in all the methods has a weight that varies between the 94% in the QuEChERS with d-SPE and the 99% in the SDME, being this step equal in all the methods its impact does not vary being of 800, 29 μPts. Considering the values obtained for the chromatographic analysis it is therefore undisputed the need to optimize this step to improve the impact of the method. The sample preparation step represents a low percentage in environmental impact. In the sample preparation step, in the SDME the impact is equal being 4.51 μPts and is independent of the type of matrix. It has an impact almost 10 times lower than the rest. QuEChERS with d-SPE have an impact of 39, 42 μPts for strawberries, 38.42 μPts for soils and 40.76 μPts in jams. For the QuEChERS with DPX the environmental impact was 39.42 μPts in the matrix of strawberries and 38.42 μPts in the soils. It is also verified that SDME's overall score is lower, its impact on the different categories of damage is also lower. In strawberry analysis, in the category of climate change damage, the impact is 10.60 μPts in the QuEChERS with d-SPE, 10.57 μPts in the QuEChERS with DPX and 1.41 μPts in the SDME. In the human health category, the sample preparation, for the same matrix, the impact obtained is 10.62 μPts in the QuEChERS with d-SPE, 10.43 μPts in the QuEChERS with DPX and 1.73 μPts in the SDME. The same trend is observed for the human health category in the other matrices. The quality of ecosystems is the category of damage that has the least impact. Resources are the category of damage with the greatest impact on the QuEChERS with d-SPE and on the QuEChERS with DPX, on SDME the category with the greatest impact is human health. This work allowed to evaluate the environmental impact of different analytical methodologies carried out in a research laboratory environment and concluded that the chromatographic analysis is the cause of a great impact on the environment. It is this stage that should be improved and worked to reduce energy expenditure, be a methodology more environmentally friendly and with reduced environmental impact

Avaliação da qualidade nutricional de alimentos processados de base vegetal

Tese de mestrado, Qualidade Alimentar e Saúde, 2023, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.Nos últimos anos, o consumo de dietas de base vegetal tem aumentado significativamente devido sobretudo ao aumento de evidência científica acerca dos benefícios deste tipo de alimentação, nomeadamente no que diz respeito ao combate às doenças não transmissíveis. Para além disso, verifica-se que a comercialização de produtos alimentares à base de plantas tem vindo a aumentar, apresentando-se como alternativa aos produtos de origem animal. O principal objetivo deste trabalho, foi a análise da qualidade nutricional, incluindo a qualidade proteica, de hambúrgueres veganos, prontos a comer, disponíveis na área da grande Lisboa. Para isso, procedeu-se à recolha da informação nutricional de hambúrgueres ultraprocessados (HUP) e à determinação dos macronutrientes, bem como de minerais, oligoelementos e aminoácidos, de forma a calcular a qualidade nutricional e proteica, em hambúrgueres prontos a comer (HPC) em restaurantes. Em relação, ao perfil nutricional dos HPC apresentam teores proteicos entre 13 gramas e 31 g/porção de alimento, enquanto nos HUP varia entre os 2,9 gramas e 30 gramas. Do ponto de vista da qualidade proteica os HPC apresentaram em todas as amostras os aminoácidos sulfurados como limitantes. Os teores de gordura encontram-se entre os 3,2 g/100g e 35 g/100g . No que diz respeito ao perfil em ácidos gordos, os saturados contribuem entre 2% e 28 % do aporte diário por 2000 Kcal. O teor de fibra contribui com 5% a 69% da dose diária recomendada de 25 g/dia. No que diz respeito ao sal, verificou-se um contributo para a dose recomendada de 5g diárias entre 23% a 75% para os HPC e 16% a 30% nos HUP. Existem no mercado muitos HUP e HPC cuja qualidade nutricional pode ser questionável. Com este trabalho esperamos contribuir para alertar para uma escolha informada e saudável, destes produtos, bem como na ajuda para a reformulação deste tipo de produto.In recent years, the consumption of plant-based diets has increased significantly, mainly due to the increase in scientific evidence about the benefits of this type of food, concerning the fight against non-communicable diseases. In addition, the commercialization of plant-based food products has been increasing, presenting itself as an alternative to products of animal origin. The main objective of this work was to analyze the nutritional quality, including protein quality, of ready-to-eat vegan burgers available in the greater Lisbon area. For this, nutritional information was collected from ultra-processed hamburgers (HUP), and the determination of macronutrients, as well as minerals, trace elements and amino acids, in order to calculate the nutritional and protein quality in ready-to-eat hamburgers (HPC) in restaurants. Concerning the nutritional profile of HPCs, they present protein levels between 13 grams and 31 g/portion of food, while in HUPs, it varies between 2,9 grams and 30 grams. From the point of view of protein quality, the HPC showed in all samples the sulfur amino acids as limiting. The fat contents are between 3.2 g/100g and 35 g/100 g. Regarding the fatty acid profile, saturated fatty acids contribute between 2 and 28% of the daily intake per 2000 Kcal. The fiber content contributes 5% to 69% of the recommended daily allowance of 25 g/day. With regard to salt, there was a contribution to the recommended dose of 5g daily between 23% to 75% for HPC and 16% to 30% for HUP. Overall, many HUPs and HPCs on the market may have questionable nutritional quality. With this work, we hope to raise awareness of an informed and healthy choice of these products, as well as helping to reformulate this type of product.Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo Jorge

Avaliação de stress ocupacional e sensação de burnout nos inspetores do SEF no aeroporto de Lisboa

O Serviço de Estrangeiros e Fronteiras (SEF), no aeroporto Humberto Delgado em Lisboa tem como principal missão, o controlo de todos os passageiros que entram e saem de Espaço Schengen. É esta uma missão primordial, em termos de segurança interna do Território Nacional (TN) e do Espaço Schengen. Ora os Inspetores do SEF que procedem a este controlo estão sujeitos a uma enorme pressão interna (inerente ao desempenho das funções policiais) e externa (em virtude dos interesses económicos). Através de análise documental e revisão bibliográfica, procurámos perceber a organização, competências e valências do SEF e avaliámos as causas e consequências do Stress e do Burnout. Aplicámos aos Inspetores do SEF colocados no Aeroporto de Lisboa um inquérito com três questionários (sociodemográfico, Stress em Profissionais de Segurança (QSPS) e Medida de Burnout de Shirom-Melamed (MBSM) neste caso traduzido e adaptado), que permitiu apurar os níveis médios de Stress e de Burnout, bem como comparámos estatisticamente estes níveis considerando as variáveis sociodemográficas género e anos de serviço no PF001 (no máximo dois anos e mais de dois anos). Concluímos com este estudo que os níveis médios de Stress e de Burnout apresentam valores abaixo dos sugeridos, pelos autores dos questionários, como indicadores de problemas nestes domínios. Verificámos que as diferenças identificadas na amostra para os níveis de Stress, por género, não são no entanto, estatisticamente significativas. Apurámos também existirem alguns indicadores que influenciam o nível médio de Burnout nos Inspetores do SEF, com maior intensidade no grupo de Inspetores com mais de dois anos de serviço. Na comparação por anos de serviço no nível médio de Burnout, considerando a amostra global, verificámos que existe uma diferença estatisticamente significativa. Da modelação com equações estruturais, com base nos dados obtidos com o questionário relativo ao Burnout, concluímos que o constructo latente exaustão emocional tem efeitos diretos positivos e estaticamente significativos nos constructos fadiga cognitiva e fadiga física, bem como um efeito indireto neste último através do constructo mediador fadiga cognitiva

Análise comparativa dos esquemas de teleproteção em linha de transmissão em circuito duplo através de uma estrutura de simulação em tempo real baseada na IEC 61850-90-1

Teleprotection Schemes were developed aiming to improve the performance of transmission line protection, which is achieved through an appropriate choice of them. Through real-time digital simulation, this dissertation brings a practical analysis and a comprehensive view of the main aspects related to the commonly applied Teleprotection Schemes, highlighting the minimum requirements established by the Brazilian National System Operator (ONS) and providing an aid in the selection of the scheme to be used. Due to the fact that most of transmission lines of the National Interconnected System are parallel circuits, this thesis considers not only an analysis of system with a single circuit line, but also a real double line circuit system. In addition, this work highlights the effect of zero sequence mutual coupling in the impedance measurement of the relays’ distance function and, consequently, the effect in Teleprotection Schemes. The tests involve protection relays from two renowned manufacturers and takes into consideration two teleprotection structures: the conventional one and the structure based on communication mechanisms exposed in IEC 61850-90-1 Standrad, providing a survey of benefits obtained from this replacement.Agência 1Os Esquemas de Teleproteção surgiram visando a melhora do desempenho da proteção de linhas de transmissão, a qual é alcançada mediante escolhas adequadas dos mesmos. Através de simulação digital em tempo real, esta dissertação traz uma análise prática e uma visão abrangente dos principais aspectos dos Esquemas de Teleproteção comumente aplicados, destacando os requisitos mínimos mencionados pelo Operador Nacional do Sistema (ONS) e fornecendo um auxílio na seleção do esquema a ser utilizado. Tendo em vista que uma grande parte dos circuitos de transmissão do Sistema Interligado Nacional correm paralelamente, a análise é proposta não apenas em um sistema composto por linha de circuito simples, mas também em um sistema de linha dupla real, sendo destacado o efeito do acoplamento mútuo de sequência zero na medição de impedância da função de distância dos relés e, consequentemente, nos Esquemas de Teleproteção. Os testes são propostos com relés de proteção de dois conceituados fabricantes e levam em consideração duas estruturas de teleproteção, a convencional e a baseada nos mecanismos de comunicação expostos na IEC 61850-90-1, proporcionando o levantamento dos benefícios dessa substituição

Intelligence across humans and machines: a joint perspective

This paper aims to address the divergences and contradictions in the definition of intelligence across different areas of knowledge, particularly in computational intelligence and psychology, where the concept is of significant interest. Despite the differences in motivation and approach, both fields have contributed to the rise of cognitive science. However, the lack of a standardized definition, empirical evidence, or measurement strategy for intelligence is a hindrance to cross-fertilization between these areas, particularly for semantic-based applications. This paper seeks to equalize the definitions of intelligence from the perspectives of computational intelligence and psychology, and offer an overview of the methods used to measure intelligence. We argue that there is no consensus for intelligence, and the term is interchangeably used with similar, opposed, or even contradictory definitions in many fields. This paper concludes with a summary of its central considerations and contributions, where we state intelligence is an agent's ability to process external and internal information to find an optimum adaptation (decision-making) to the environment according to its ontology and then decode this information as an output action

APLICAÇÃO DO SISTEMA GOD PARA DETERMINAR A VULNERABILIDADE NATURAL DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS DO MUNICÍPIO DE TEUTÔNIA (RS)

Nowadays, knowledge of groundwater resources is extremely important, since industrial, agricultural and mining activities are expanding constantly, impacting in several ways on the quality of groundwater. The Teutônia municipality that is located in the countryside of Rio Grande do Sul state southern Brazil, isn’t different. Thus this study aims to identify the natural vulnerability of the aquifer to contaminatinon, calculate the potentiometric surface and spatialize these results. Wells that are registered at Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais in Groundwater Information System (SIAGAS/CPRM) for the Teutônia mu nicipality was be used. Using the GOD system, there were analyzed 40 tubulado wells. They penetrate Serra Geral Aquifer System/SASG and Guarani Aquifer System/GAS. Were generated the vulnerability map and the potentiometric surface map, and there was identified that most of the wells presented a low level of vulnerability and areas of low potentiometric level are also more vulnerable to contamination. As a preliminary study, the results are important to help in the ground water resources management, as well as to open new work alternatives linked to groundwater of the section ion. The results are also useful for master plans and land use at local scale.Na atualidade, o conhecimento dos recursos hídricos subterrâneos é de extrema importância, visto que atividades industriais, agrícolas e de mineração estão em constante expansão, impactando de diversas maneiras a qualidade da água subterrânea. O município de Teutônia, localizado no interior do Estado do Rio Grande do Sul, não é diferente. Assim o estudo tem por objetivo identificar a vulnerabilidade natural do aquífero à contaminação, calcular superfície potenciométrica e espacializar os resultados. Foram usadas informações cadastrais de captações por poços cadastrados no sítio da Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais no Sistema de Águas Subterrâneas (SIAGAS/CPRM) do município de Teutônia situado na Borda da Bacia Sedimentar do Paraná na zona de transição entre a Depressão Periférica e o Planalto da Serra Geral . Utilizando o sistema GOD, foram analisados 40 poços que penetram tanto o Sistema Aquífero Guaraní/SAG quanto o Sistema Aquífero Serra Geral/SASG. Gerou-se o mapa de vulnerabilidade e o mapa da superfície potenciométrica, onde se identificou que a maioria das captações por poços tubulares possui um grau baixo de vulnerabilidade e que as áreas de baixo nível potenciométrico também são aquelas mais vulneráveis à contaminação. Como estudo preliminar os resultados são importantes para auxiliar na gestão dos recursos hídricos subterrâneos, assim como abrir portas para outros trabalhos vinculados às águas subterrâneas desses sistemas aquíferos da região. Os resultados também serão úteis para os planos diretores de uso e ocupação dos solos em escala local

Random bit sequence generation from speckle patterns produced with multimode waveguides

With the rapid development of digital ecosystems, such as mobile applications towards goods/monetary transactions, a new paradigm of data transfer arises, which requires fast and reliable algorithms to generate random numbers. The statistical nature of speckle‐ based imaging creates an opportunity for these generators to arise as random number generators given the unpredictability and irreproducibility of such patterns. Hence, it is shown that the establishment of an experimental system is able to produce unique speckle patterns for remote cryptographic key storage and distribution, with a potential key rate generation of Gbs.publishe

Smart optical sensors for internet of things: integration of temperature monitoring and customized security physical unclonable functions

Nowadays, the Internet of Things (IoT) has an astonishingly societal impact in which healthcare services stand out. Amplified by the COVID-19 pandemic scenario, challenges include the development of authenticatable smart IoT devices with the ability to simultaneously track people and sense in realtime human body temperature aiming to infer a health condition in a contactless and remote way through user-friendly equipment such as a smartphone. Univocal smart labels based on quick response (QR) codes were designed and printed on medical substrates (protective masks and adhesive) using flexible organicinorganic luminescent inks. Luminescence thermometry and physical unclonable functions (PUFs) are simultaneously combined allowing non-contact temperature detection, identification, and connection with the IoT environment through a smartphone. This is an intriguing example where luminescent inks based on organic-inorganic hybrids modified by lanthanide ions are used to fabricate a smart label that can sense temperature with remarkable figures of merit, including maximum thermal sensitivity of Sr = 1.46 %K−1 and temperature uncertainty of δT = 0.2 K, and an authentication methodology accuracy, precision, and recall of 96.2%, 98.9%, and 85.7%, respectively. The methodology proposed is feasibly applied for the univocal identification and mobile optical temperature monitoring of individuals, allowing the control of the access to restricted areas and the information transfer to medical entities for post medical evaluation towards a new generation of mobile-assisted eHealth (mHealth).publishe