Desagregação de consumos energéticos usando Machine Learning

Nowadays, we are surrounded by electric appliances. Either at home by the washing machine, kettle, or oven, or work by the computer, cellphone, or printer. Such devices help us daily, but their popularization increased the energy consumption to concerning values. In an attempt to reduce energy consumption, governments started enforcing policies regarding energy education to teach homeowners how to reduce energy wastage on the demand side. One of those policies was the deployment of smart meters, which allow the consumer to know how much energy is being consumed at any given time through a display on the household energy meter. Even though this measure was well received, the studies show that the best results in energy conservation are obtained through real-time appliance level feedback. To get such feedback, one can either measure every outlet in a household, which is unviable for a broad deployment solution, or disaggregate the energy recorded by the smart meter. NILM or Non-Intrusive Load Monitoring is the name we give to the second option where we use the aggregated readings of a household to find the energy consumed by each appliance. There were many proposals to solve NILM ranging from HMMs to GSP, where deep learning models showed remarkable results, obtaining state-of-the-art results. With the intent to create a complete NILM solution, Withus partnered with the University of Aveiro and proposed this dissertation. The initial objective was to develop a machine learning model to solve NILM. Still, during the background analysis, we found the need to create a new dataset which led to the expansion of the initial proposal to include the dataset preprocessing and conversion. Regarding NILM, we proposed three new deep learning models: a convolutional neural network with residual blocks, a recurrent neural network, and a multilayer perceptron that uses discrete wavelet transforms as features. These models went through multiple iterations, being evaluated first in the simpler ON/OFF classification task and later modified and evaluated for the disaggregation task. We compared our models to the state-of-the-art ones proposed in NILMTK, where they presented better results than the real-time alternative, dAE, reducing the NRMSE on average by 49%. We also got close to the best option that classified with a 30 min delay, Seq2Point, increasing the error on average by 17%. Besides that, we also analyze the best models from the previous comparison on the benefit of transfer learning between datasets, where the results show a marginal performance improvement when using transfer learning. This document presents the solution outline definition, the multiple options considered for dataset processing and the best solution, the models’ evolution and results, and the comparison with the state-of-the-art models regarding generalization to different houses and under transfer learning.Hoje em dia estamos rodeados de dispositivos elétricos. Quer seja em casa, pela máquina de lavar, o microondas ou o forno ou no emprego pelo computador, o telemóvel ou a impressora. Estes dispositivos ajudam-nos diariamente, mas com a sua popularização o consumo energético atingiu valores preocupantes. Numa tentativa de reduzir o consumo energético, os governos começaram a introduzir políticas de educação energética para ensinar os consumidores a reduzir o desperdício energético. Uma das medidas foi a implementação generalizada de smart meters, que permitem ao consumidor saber quanta energia está a ser consumida a qualquer altura através de um ecrã no contador da casa. Mesmo sendo bem recebida, esta medida não é suficiente uma vez que os estudos indicam que os melhores resultados são obtidos através de feedback ao nível do dispositivo em tempo real. Para obtermos este feedback existem duas formas, podemos medir cada tomada numa dada casa, o que é inviável para uma implementação em larga escala, ou desagregar a energia registrada pelo smart meter que já está presente na casa. NILM ou Non-Intrusive Load Monitoring é o nome dado à segunda opção onde a energia agregada da casa é usada para descobrirmos a energia consumida por cada dispositivo elétrico. Para resolver este problema foram propostas várias alternativas, desde HMMs a GSP, onde os modelos de deep learning obtiveram resultados notáveis sendo agora o estado da arte. Com o objetivo de produzir um sistema NILM completo, a Withus juntou-se à Universidade de Aveiro e juntos propuseram esta dissertação. O objetivo inicial era o desenvolvimento de um modelo de machine learning para desagregar consumos elétricos. Contudo, durante análise do estado da arte, deparamo-nos com a necessidade de criar um novo dataset, o que levou à extensão da proposta inicial para incluir também o pré-processamento e conversão do dataset. Para desagregação de consumos elétricos propusemos três modelos: uma rede neuronal convolucional com blocos residuais, uma rede neuronal recorrente e um multilayer perceptron que usa discrete wavelet transforms como features. Estes modelos passaram por diversas iterações, sendo avaliados primeiro na tarefa de classificação ON/OFF e depois modificados e avaliados para desagregação. Os modelos foram ainda comparados com os do estado da arte presentes no NILMTK, onde apresentaram melhores resultados que a alternativa real-time, dAE, diminuindo o NRMSE em média 49% ficando próximos da melhor alternativa que classifica com atraso, Seq2Point, apresentando um erro pior, em média, de 17%. Para além disso, também analisamos os melhores modelos da experiência anterior no benefício de usar transfer learning entre datasets, onde os resultados mostram uma melhoria marginal quando usamos transfer learning. Este documento apresenta a definição do esboço da solução, as múltiplas opções consideradas para processamento de dataset e qual a melhor, a evolução dos modelos, os seus resultados e a comparação com os modelos do estado da arte na capacidade de generalização entre diferentes casas e de transfer learning entre datasets.Mestrado em Engenharia Informátic

Horror cinematográfico e experimentação de Michael Jackson na música pop e no videoclipe

Dissertação de mestrado apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Comunicação da USCS - Universidade Municipal de São Caetano do Sul.Esta dissertação tem como objetivo analisar a utilização de elementos do gênero horror cinematográfico na obra de Michael Jackson como experimentalismo no videoclipe dentro do campo da música pop. Para estudar o tema, foram escolhidos dois trabalhos audiovisuais do cantor norte-americano Michael Jackson – Thriller (1973) e Michael Jackson’s Ghosts (1997). Para compreender os tipos de experimentação e inovação causados pela introdução de elementos do gênero na produção de videoclipes, partimos da seguinte pergunta-problema: de que forma o horror cinematográfico foi utilizado como campo de sentido para experimentação e inovação na obra audiovisual de Michael Jackson dentro da cultura da mídia? Para tanto, a pesquisa levantou exemplos do uso do horror (morte, sobrenatural, paranormalidade, medo e monstros) em produtos como filme, games e programas de televisão; observou o deslocamento dos elementos de horror dentre os limites dos textos que compõem a semiosfera na qual a canção e o clipe atuam; e buscou ampliar o entendimento sobre a música pop como importante fenômeno semiótico contemporâneo, contrapondo análises que a caracterizam como rasa e efêmera. Após conceituar o campo da cultura da mídia e os produtos midiáticos música pop e videoclipe, foram pesquisadas a biografia de Michael Jackson, que ajudou a compreender o papel do cantor na indústria cultural, e sua produção, mapeando canções e vídeos que utilizassem o macabro como ferramenta de criação. Os dois vídeos selecionados foram analisados com base na Semiótica da Cultura, fundamentada por Iúri Lótman. A pesquisa engloba conceitos de cultura, semiótica, música, Estudos Culturais e filmes de horror. Os aspectos experimentais encontrados como inovação foram: o uso do horror como forma de humor dentro da trama; o videoclipe extrapolando a canção, não só em duração, mas como história autônoma; a música como meio de modelização dos elementos e das criaturas, transitando entre o horror, o fantástico e a realidade; e, por fim, a manipulação dos sentidos entre o bem e o mal

Enriquecimento ambiental e bem-estar na produção animal

Animal welfare is among the main demands of consumers, who are increasingly critical of the quality of life within the environment, which requires the use of static conducts in systems for animal production. From this perspective, the objective of this study was to describe the importance of environmental enrichment in promoting improved welfare in animal production. Environmental enrichment has as main characteristic to reduce stimuli that generate stressful responses and allow the presentation of natural behavior, avoiding the appearance of stereotyped behaviors in confined animals. Natural behavior was defined as the one in which the animal tends to perform freely, by bringing pleasure or promoting good physiological functioning. While animal welfare is related to housing conditions such as bioclimatology and plant biophysics, it can be measured from physiological and behavioral assessments. Stress is seen as a set of intense and prolonged physiological reactions that result in imbalance of homeostasis, with important and irreversible effects on the animals. Thus, it is concluded that the use of environmental enrichment can greatly contribute to the reduction of stressors, improving animal welfare in production systems.O atendimento do bem-estar animal está entre as principais exigências dos consumidores, que estão cada vez mais atentos a qualidade de vida dentro do ambiente criatório, o que exige o uso de condutas éticas nos sistemas destinados à produção animal. Dentro desta perspectiva este estudo teve como objetivo descrever a importância do enriquecimento ambiental na promoção da melhoria do bem-estar em animais de produção. O enriquecimento ambiental tem como principal característica reduzir estímulos que gerem respostas estressoras e permitir a apresentação de comportamentos naturais, evitando o aparecimento de comportamentos estereotipados em animais confinados. O comportamento natural foi definido como aquele em que o animal tende a realizar livre, por trazer prazer ou promover bom funcionamento fisiológico. Enquanto que o bem-estar animal esta relacionado às condições do alojamento como a bioclimatologia e a biofísica das instalações, podendo ser mensurado a partir de avaliações fisiológicas e comportamentais. O estresse é tido como um conjunto de reações fisiológicas intensas e prolongadas que resultam em desequilíbrio da homeostase, com efeitos importantes e irreversíveis aos animais. Deste modo, conclui-se que o uso enriquecimento ambiental pode contribuir grandemente na redução dos fatores estressores, melhorando o bem-estar em sistemas de produção animal

Acute Non-Rheumatic Myopericarditis: A Rare Complication of Pharyngitis

Acute non-rheumatic streptococcal myopericarditis (ANRSM) is a rare complication of an upper airway infection by streptococcus group A in developed countries. Cardiac involvement in bacterial infections must be adequately treated because it can lead to long-term complications. This case report describes recurrent ANRSM in an 18-year-old man, which illustrates how difficult and challenging the diagnosis of this disease can be

Efeito de diferentes técnicas de enriquecimento ambiental em cativeiro de onças suçuaranas (puma concolor)

Objetivou-se avaliar os efeitos da implementação de diferentes técnicas de enriquecimento ambiental sobre a atividade comportamental de onças suçuaranas (Puma concolor) mantidas em cativeiro. Para este estudo, foram utilizadas cinco onças suçuaranas, quatro machos e uma fêmea, pertencentes ao Zoológico Municipal de Ribeirão Preto-SP. Para fins de enriquecimento ambiental, nos recintos dos felinos foram introduzidas bolas confeccionadas com cipó e sisal e, também, caixas de papelão com carne bovina ou erva cidreira e canela. Os dados de comportamento foram submetidos à análise descritiva. Mesmo em cativeiro, os animais apresentaram comportamento de demarcação territorial, como urinar e rugir em alguns momentos em que se sentiam ameaçados. Ademais, foi verificado um maior interesse das onças pelas caixas de papelão com carne bovina em detrimento daquelas que continham erva cidreira e canela. Foi observado também um entretenimento das onças com as bolas de cipó e sisal. Esses achados sugerem êxito nas estratégias de enriquecimento ambiental estudadas, o que foi evidenciado pelo interesse dos felinos nos diferentes materiais avaliados. Além disso, os enriquecimentos utilizados neste estudo são estratégias simples e de baixo custo que contribuem para o bem-estar de onças suçuaranas (Puma concolor), podendo ser aplicadas em outras instituições que abrigam esses animais.Palavras-chave: Ambiência; Bem-estar; Comportamento animal; recint

Avaliação da influência do ruído ambiental emitido por enriquecimento físico e suínos em práticas de rotina exercidas na fase de maternidade

The installation of fans and rooftop sprinklers in swine housing and management facilities can increase noise intensity and may impair workers' hearing health over longs periods of time; therefore, an assessment of the piglets’ stress during invasive practices was made. This study set out to evaluate the noise intensity emitted by environmental enrichment devices (fans and rooftop sprinklers) and by piglets restrained for body temperature assessments and its effect on animal welfare and on the hearing health of workers exposed to it for long periods. Twenty piglets ranging in age from five to twenty days were observed. The sow gestation area was divided into a cooled (fans and rooftop sprinklers) and uncooled area. Two decibel meters were used to measure noise intensity, one for the general noise in the facilities and the other for the piglets, with five-minute intervals between assessments. Digital thermometers were used to take the rectal temperature, and infrared thermometers were used to take the body surface temperature. Fixed-effects ANOVA for the housing environment and periods and multiple comparisons at a significance level of 5% were applied. The average dorsal temperature of the piglets was 36 °C ± 1.2 in the cooled area and 38.4 °C ± 0.5 in the uncooled area. In both periods, the average maximum noise intensity was over 100 decibels. In the afternoon, the maximum intensity was higher for the uncooled environment. The results indicate that neither the fans nor the rooftop sprinklers installed in the facilities nor the squealing piglets during restraint affect the noise intensity of the environment. However, the noise intensity demonstrates the piglets’ stress and the need for protective equipment to preserve the workers’ hearing health.A inserção de ventiladores e aspersores de água no telhado assim como o manejo de contenção de suínos podem aumentar a intensidade de ruídos dentro das instalações podendo, em longos exposições, prejudicar a saúde auditiva dos funcionários, permitindo a avaliação do estresse de leitões após práticas invasivas. O objetivo deste estudo foi estimar a intensidade do ruído emitido por enriquecimentos ambientais físicos (ventiladores e aspersores de água no telhado) e de leitões contidos para colheita da temperatura corporal e a influência dos ruídos emitidos na saúde auditiva de funcionários expostos por longos períodos e no bem-estar animal.  Vinte leitões machos e fêmeas foram utilizados, com idades entre cinco e 20 dias. A área de maternidade foi dividida em resfriada (ventiladores e aspersores de água no telhado) e área não resfriada. Para a análise da intensidade do ruído foram utilizados dois decibelímetros, sendo um para o ruído geral das instalações e um para os leitões, com cinco minutos de intervalo entre as análises. Para mensurar a temperatura retal foram utilizados termômetros digitais e para as temperaturas superficiais corporais termômetros infravermelhos. Utilizou-se ANOVA com efeito fixo de ambiente e período e comparação múltipla em 5%. A temperatura média do dorso dos leitões foi de 36 °C ± 1,2 na instalação refrigerada e 38,4 °C ± 0,5 no ambiente não refrigerado. Em ambos os períodos, a intensidade média máxima de ruído foi maior que 100 decibéis. No período da tarde, a intensidade máxima foi maior para o ambiente não refrigerado. Concluiu-se que os ventiladores e aspersores de água no telhado instalados no local não influenciaram a intensidade do ruído ambiental, assim como o grito emitido pelos leitões durante a contenção. No entanto, a alta intensidade do ruído emitido demonstra o estresse dos leitões e a necessidade de equipamentos de proteção pelos funcionários para manutenção da saúde auditiva

Programação eXtrema (XP) x Engenharia de Software

Este artigo tem por objetivo expor uma metodologia dedesenvolvimento de software, a Programação eXtrema, fazendo também uma comparação com o método de engenharia de software tradicional. Serão conceituados ambos os modelos citando seus pontos positivos e negativos

Opções terapêuticas para a reabilitação em mandíbulas atróficas: revisão da literatura

O aumento da população idosa nos consultórios odontológicos e o incremento da procura por tratamentos reabilitadores, faz com que os profissionais se especializem ainda mais para atender as necessidades desses pacientes. Os quais, na maioria das vezes possuem atrofia óssea, sendo que na parte posterior da mandíbula, a complexidade é maior, devido à aproximação do nervo alveolar e da possibilidade de fratura mandibular. Esta revisão de literatura tem como objetivo descrever as técnicas encontradas na literatura para a reabilitação das mandíbulas atróficas. Para isso, foi realizada uma busca de estudos nas bases de dados Scielo, Lilacs, PubMed e Science Direct.  com os descritores  “dental implants and jaw”,  “dental implants and edentulous jaw”,  “Rehabilitation”, “Graft” “Prostheses and Implants” com “and” e “or” como ferramentas integrativas/seletivas de busca. No estudo foi encontrado técnicas como a utilização de implantes curtos, próteses protocolo Branemark, reconstrução do rebordo com enxertos ósseos, lateralização do feixe vasculho-nervoso do alveolar inferior e distração osteogênica. Na comparação dos estudos, foi verificado que a utilização dos implantes curtos possui uma ligeira vantagem custo-benefício, por causar uma menor morbidade ao paciente e um menor custo do tratamento. Todavia, foi verificado que todas as técnicas possuem uma porcentagem bastante significativa de sucesso, sendo opções tratamento viáveis para pacientes com atrofia mandibular. Portanto, o profissional deve escolher o procedimento que se sente mais seguro, com base do seu conhecimento teórico e habilidade clínica, para proporcionar ao paciente uma melhor resolução para o tratamento

Programação eXtrema (XP) x Engenharia de Software

Este artigo tem por objetivo expor uma metodologia dedesenvolvimento de software, a Programação eXtrema, fazendo também uma comparação com o método de engenharia de software tradicional. Serão conceituados ambos os modelos citando seus pontos positivos e negativos