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Industry 4.0 Machine-to-Machine Communication Protocols and Architectures on the Shop Floor
No full textPart of the book series: Springer Tracts in Additive Manufacturing (STAM).The concept of Industry 4.0 and the introduction of the Internet of Things (IoT) on industrial applications, known as Industrial Internet of Things (IIoT), have been changing the scenario of industrial automation. This new paradigm is expected to optimize industrial processes, increase productivity, lower costs and improve operations integration. For that, structured Machine-to-Machine (M2M) communication is key to ensure agility, interoperability and reliability, with several solutions currently available in the literature and in industry. This paper reviews the state of the art on industrial communication protocols and architectures, providing a classification and comparison of these different
solutions based on their most relevant features in the context of Industry 4.0.Acknowledgements
This work was developed under the project S4PLAST- Sustainable Plastics Advanced Solutions (POCI-01-0247-FEDER-046089), supported by Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI), and Programa Operacional Regional de Lisboa, PORTUGAL 2020, through Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER).This project was also financed by National Funds through the Portuguese funding agency, FCT- Fundação para a Ciência e a Tecnologia, within projects UIDB/00308/2020 and UIDB/50014/2020.POCI-01-0247-FEDER-046089.info:eu-repo/semantics/publishedVersio
Desenvolvimento de Protocolos e Materiais Didáticos para o ensino da Biotecnologia Marinha nos PALOP
No full textO ensino de Ciências baseado em práticas experimentais enfrenta desafios significativos nos Países Africanos de Língua Oficial Portuguesa (PALOP), como a escassez de laboratórios, de materiais didáticos e a limitada formação de professores. Apesar dessas limitações, é possível implementar um ensino mais prático e participativo por meio de abordagens criativas e do uso de recursos acessíveis. Experiências desenvolvidas em Moçambique, Cabo Verde, Angola e Guiné-Bissau revelam diferentes graus de aplicação desse modelo e obstáculos específicos em cada contexto nacional. As metodologias ativas, que colocam o estudante no centro do processo de aprendizagem, contribuem para o desenvolvimento do pensamento crítico, da autonomia e da construção do conhecimento, com o docente atuando como facilitador. A biotecnologia, particularmente a sua vertente marinha, embora detenha grande potencial científico, económico e ambiental, ainda é pouco explorada nos currículos do ensino secundário dos PALOP. Com o objetivo de inserir essa temática de forma contextualizada e viável, foram desenvolvidos protocolos laboratoriais simples, pedagógicos e de baixo custo, baseados em recursos naturais locais e práticas sustentáveis. Foram desenvolvidos trabalhos práticos sobre a extração de DNA a partir de furtos tropicais, sobre o estudo dos fatores físicos e químicos que afetam a integridade da membrana plasmática em células de beringela, e sobre a utilização das antocianinas extraídas da casca de beringela, para a obtenção de uma escala de pH. Foi também criado um protocolo para a análise de dureza e resistência à acidificação de conchas marinhas e outro para a extração e separação de pigmentos fotossintéticos de cianobactérias e macroalgas marinhas. Finalmente foi desenvolvido um protocolo para a avaliação da capacidade de biorremediação do mexilhão em águas de purga de uma aquacultura de corvina. Tais atividades buscaram não apenas apoiar professores e escolas, mas também estimular o interesse dos estudantes pelas ciências, promover o aproveitamento dos ecossistemas marinhos e contribuir para o desenvolvimento sustentável das comunidades. Este trabalho configura-se como uma contribuição relevante para a qualificação do ensino de Ciências nos PALOP, ao propor práticas pedagógicas inovadoras, inclusivas e adaptadas às realidades locais.Science education based on experimental practices faces significant challenges in Portuguese-speaking African countries (PALOP), such as the lack of laboratories, teaching materials, and limited teacher training. Despite these constraints, it is possible to implement a more practical and participatory approach through creative strategies and the use of accessible resources. Experiences developed in Mozambique, Cape Verde, Angola, and Guinea-Bissau reveal varying degrees of implementation of this model and specific obstacles within each national context. Active learning methodologies, which place the student at the center of the learning process, foster the development of critical thinking, autonomy, and knowledge construction, with the teacher acting as a facilitator. Marine biotechnology, although it holds great scientific, economic, and environmental potential, remains underexplored in the secondary school curricula of the PALOP. With the aim of introducing this subject in a contextualised and viable way, simple, pedagogical and low-cost laboratory protocols were developed, based on local natural resources and sustainable practices. Practical work was carried out on extracting DNA from tropical fruits, studying the physical and chemical factors that affect the integrity of the plasma membrane in aubergine cells, and using anthocyanins extracted from aubergine peel to produce a pH scale. A protocol was also created for analysing the hardness and resistance to acidification of marine shells and another for extracting and separating photosynthetic pigments from cyanobacteria and marine macroalgae. Finally, a protocol was developed to assess the bioremediation capacity of mussels in purge water from a corvina aquaculture. These activities aim not only to support teachers and schools but also to stimulate students' interest in science, promote the use of marine ecosystems, and contribute to the sustainable development of communities. This work represents a relevant contribution to improving science education in the PALOP, by proposing innovative, inclusive, and locally adapted teaching practices
ALGORITHMS FOR BUBBLE SEGMENTATION IN LIQUID-GAS MIXTURES
No full textThe accurate, automated analysis of liquid-gas mixtures is essential for advancing
numerous scientific and industrial fields, with the precise segmentation of individual
bubbles being a critical step. This thesis addresses the challenge of bubble instance
segmentation using deep learning. A significant practical constraint was the availability
of a large real-world dataset that lacked pixel-level annotations, making
traditional supervised training infeasible. To overcome this, a methodology based
on training models with synthetically generated data was developed.
A comparative study of various Machine Learning architectures was conducted
to identify an optimal approach for this task. The results demonstrate that a Mask
R-CNN model with a ResNet-50 backbone provides the most effective performance,
establishing a strong baseline for the segmentation task. The primary limitation
observed was the performance degradation when applying the synthetically-trained
model to real-world images, a result of the domain gap between the two datasets.
This effect was particularly evident in images with dense or overlapping bubble
formations.
In summary, this research successfully validates the viability of leveraging synthetic
data to train deep learning models for bubble segmentation. The work provides a
foundational framework, establishes a robust performance benchmark, and identifies
the domain gap as the central challenge for achieving high-fidelity results on realworld
imagery.A análise precisa e automatizada de misturas líquido-gás é essencial para o avanço
de inúmeros campos científicos e industriais, sendo a segmentação exata de bolhas
individuais um passo crítico. Esta tese aborda o desafio da segmentação de
instâncias de bolhas utilizando deep learning. Uma restrição prática significativa
foi a disponibilidade de um grande conjunto de dados do mundo real que carecia
de anotações, tornando o treino supervisionado tradicional inviável. Para superar
esta limitação, foi desenvolvida uma metodologia baseada no treino de modelos com
dados gerados sinteticamente.
Foi realizado um estudo comparativo de várias arquiteturas de Machine Learning
para identificar a abordagem ideal para esta tarefa. Os resultados demonstram que
um modelo Mask R-CNN com uma backbone ResNet-50 proporciona o desempenho
mais eficaz, estabelecendo uma base de referência sólida para a tarefa de segmentação.
A principal limitação observada foi a degradação do desempenho ao aplicar o modelo
treinado com dados sintéticos a imagens do mundo real, resultado dum domain-gap
entre os dois conjuntos de dados. Este efeito foi particularmente evidente em imagens
com formações de bolhas densas ou sobrepostas.
Em suma, esta investigação valida com sucesso a viabilidade de utilizar dados
sintéticos para treinar modelos de deep learning para a segmentação de bolhas. O
trabalho fornece uma estrutura fundamental, estabelece um padrão de desempenho
robusto e identifica o domain-gap como o desafio central para alcançar resultados
de alta fidelidade em imagens do mundo real
Construção de Marcas no Ambiente Digital – R2C Consulting
No full textO presente relatório surge no âmbito da Unidade Curricular de Estágio do Mestrado em
Marketing Relacional. É focado no tema “Construção de marcas no ambiente digital” e
resulta da experiência adquirida ao longo de seis meses na R2C Consulting, uma PME
que atua nos setores de Marketing e Gestão. Com este estágio foi possível acompanhar
de forma próxima, os desafios enfrentados por uma pequena agência na implementação
de estratégias digitais para as suas marcas clientes, muitas das quais também PMEs em
fase de transição para o ambiente digital.
O relatório articula os conhecimentos teóricos adquiridos ao longo do percurso académico
com a prática profissional desenvolvida, abordando temas como marketing digital, gestão
de redes sociais, planeamento estratégico, produção de conteúdos e análise de métricas.
O contacto com ferramentas digitais como e-mail marketing, SEO, Google Ads,
plataformas de agendamento de conteúdos nas redes sociais e softwares de design e
edição permitiu desenvolver competências fundamentais e observar em contexto real, o
impacto direto destas práticas têm na construção e fortalecimento da presença digital das
marcas.
Adicionalmente, é feita uma reflexão acerca dos constrangimentos típicos de uma PME,
como a limitação de recursos humanos qualificados, orçamentos reduzidos, e limitações
tecnológicas, bem como a importância da integração conjunta do marketing digital e
ações de marketing tradicional com foco em atingir públicos diversificados. Esta
experiência reforçou a relevância do planeamento estratégico na comunicação das marcas
e evidenciou o papel das agências como agentes auxiliadores na transformação digital do
tecido empresarial em Portugal, como foco especial nas pequenas e médias empresas que
enfrentam dificuldades nos processos de digitalização.This report was developed as part of the Internship curricular unit within the Master´s
Degree in Relational Marketing. It focuses on the theme “Brand building in the digital
environment” and is the result of six months of experience at R2C Consulting, an SME
operating in the Marketing and Management sectors. This internship made it possible to
closely follow the challenges faced by a small agency in implementing digital strategies
for its client brands, many of which are also SMEs undergoing a transition to the digital
environment.
The report connects the theoretical knowledge acquired during the academic journey with
the practical experience developed, addressing topics such as digital marketing, social
media management, strategic planning, content production and performance analysis. The
use of digital tools such as email marketing, SEO, Google Ads, content scheduling
platforms, and design and editing software enabled the development of essential skills
and provided insights into the real impact these practices have on building and
strengthening a brand´s digital presence.
Additionally, a reflection is made on the typical constraints of SMEs, such as the lack of
qualified human resources, limited budgets, and technological challenges, as well as the
importance of combining digital marketing with traditional marketing actions to reach
diverse audiences. This experience highlighted the relevance of strategic planning in
brand communication and reinforced the role of agencies as facilitators in the digital
transformation of Portuguese businesses, with particular focus on small and mediumsized
enterprises struggling with digitalization processes
A Double Deep Learning-Based Solution for Efficient Event Data Coding and Classification
No full textEngineering uncontrolled terms
Classification performance; Coding standards; Data classification; Data coding; Deep learning; Event data; Event data classification; Event data coding; Point cloud coding; Point-cloudsEngineering main heading
Deep learningInformation and data sciences: https://www.it.pt/Publications/PaperJournal/34611Event cameras have the ability to capture asynchronous per-pixel brightness changes, usually called "events", offering advantages over traditional frame-based cameras for computer vision tasks. Efficiently coding event data is critical for practical transmission and storage, given the very significant number of events captured. This paper proposes a novel double deep learning-based solution for efficient event data coding and classification, using a point cloud-based representation for events. Moreover, since the conversions from events to point clouds and back to events are key steps in the proposed solution, novel tools are proposed and their impact is evaluated in terms of compression and classification performance. Experimental results show that it is possible to achieve a classification performance for decompressed events which is similar to the one for original events, even after applying a lossy point cloud codec, notably the recent deep learning-based JPEG Pleno Point Cloud Coding standard, with a clear rate reduction. Experimental results also demonstrate that events coded using the JPEG standard achieve better classification performance than those coded using the conventional lossy MPEG Geometry-based Point Cloud Coding standard for the same rate. Furthermore, the adoption of deep learning-based coding offers future high potential for performing computer vision tasks in the compressed domain, which allows skipping the decoding stage, thus mitigating the impact of compression artifactThis work was funded by the Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT, Portugal) through the research project PTDC/EEI-COM/1125/2021, entitled ‘‘Deep Learning-based Point Cloud Representation’’, and by FCT/Ministério da Educação, Ciência e Inovação (MECI) through national funds and when applicable co-funded European Union (EU) funds under UID/50008:
Instituto de Telecomunicações.N/
The Language of Cultural Studies and the Arts: A digital mapping of entanglements and trends based on the digital humanities
No full textThis study explores the intersection between Cultural Studies and the Arts, highlighting their theoretical, methodological and epistemological links. Culture, as a site of symbolic disputes and the production of meanings, plays a central role in this intersection, closely intertwined with the construction of identity and material representation. In this context, the Arts emerge as human representation, functioning as aesthetic expressions and discursive practices that relate to social, political and historical processes. The integration of Digital Humanities into this process has contributed to these analyses, introducing methods of analysis that combine traditional humanities methods with technological tools to map citation networks and theoretical trends. This research uses bibliometric analysis to identify fundamental theoretical nuclei and emerging patterns at the intersection of Cultural Studies and the Arts. The results reveal a growing interdisciplinary articulation between these fields, particularly around themes related to identity, representation, power and symbolic mediation. The study provides an epistemological cartography that improves understanding of the theoretical synergies in Cultural Studies and demonstrates the relevance of digital methodologies for cultural research, reinforcing the transformative potential of interdisciplinary approaches. Through the methodology and results, this research contributes to broadening the analytical scope of Cultural Studies and encourages further research into artistic production, cultural criticism and evolving methodologies in the humanities.Este estudo explora a intersecção entre os Estudos Culturais e as Artes, destacando as suas ligações teóricas, metodológicas e epistemológicas. A cultura, enquanto local de disputas simbólicas e de produção de significados, desempenha um papel central nesta intersecção, intimamente imbricada com a construção da identidade e a representação material. Neste contexto, as Artes emergem enquanto representação humana, funcionando como expressões estéticas e práticas discursivas que se relacionam com processos sociais, políticos e históricos. A integração das Humanidades Digitais neste processo veio contribuir para estas análises, introduzindo métodos de análise que articulam métodos tradicionais das humanidades com ferramentas tecnológicas para mapear redes de citações e tendências teóricas. Esta investigação recorre à análise bibliométrica para identificar núcleos teóricos fundamentais e padrões emergentes no cruzamento entre os Estudos Culturais e as Artes. Os resultados revelam uma crescente articulação interdisciplinar entre estes campos, particularmente em torno de temas relacionados com identidade, representação, poder e mediação simbólica. O estudo fornece uma cartografia epistemológica que melhora a compreensão das sinergias teóricas nos Estudos Culturais e demonstra a relevância das metodologias digitais para a investigação cultural, reforçando o potencial transformador das abordagens interdisciplinares. Através da metodologia e dos resultados, esta investigação contribui para alargar o âmbito analítico dos Estudos Culturais e encoraja novas investigações sobre a produção artística, a crítica cultural e as metodologias em evolução nas humanidades.info:eu-repo/semantics/publishedVersio
Cuidados ao Cateterismo Periférico: Análise da frequência das práticas dos Enfermeiros
No full textO presente relatório surge no âmbito do Mestrado em Enfermagem Médico-Cirúrgica na área de Enfermagem à Pessoa em Situação Crítica, do Instituto Politécnico de Leiria - Escola Superior de Saúde de Leiria.
Dividido em duas partes, o documento dedica-se inicialmente a uma reflexão sobre as competências comuns e específicas do enfermeiro especialista, evidenciando a importância do conhecimento técnico-científico, do julgamento clínico e da tomada de decisão em contextos de alta complexidade. A partir de experiências práticas em diversos contextos – como o Serviço de Urgência Médico-Cirúrgica, a Unidade de Evacuações Aéreas, o Instituto Nacional de Emergência Médica e o Serviço de Medicina Intensiva – o relatório descreve as práticas realizadas e as reflexões críticas desenvolvidas que permitem dar respostas à aquisição das competências inerentes à especialidade escolhida.
A segunda parte, concentra-se no projeto de investigação desenvolvido, que tem como foco os cuidados ao cateterismo periférico. Com base na fundamentação teórica e na utilização de instrumentos de auditoria, o estudo avalia a autoperceção dos enfermeiros acerca da frequência com que realizam as práticas de cuidado ao cateter venoso periférico e compara os resultados obtidos com a prática real através de auditorias clínicas realizadas aos cateteres inseridos em doentes, contribuindo para a identificação de áreas a aprimorar e para a implementação de intervenções que visem reduzir complicações associadas ao seu uso. Assim, a integração entre teoria e prática revela-se essencial para a construção de um cuidado mais seguro e centrado no doente.
Em síntese, o relatório evidencia a importância da integração da teoria na prática para o aprimoramento dos cuidados de enfermagem, ressaltando que o fortalecimento das competências do Enfermeiro Especialista é fundamental para assegurar um cuidado seguro e centrado no doente. Essa abordagem não só potencializa a qualidade dos cuidados prestados em situações críticas, como também promove a evolução contínua dos processos e protocolos clínicos, contribuindo para a excelência no serviço de saúde.This report is part of the Master's Degree in Medical-Surgical Nursing in the area of Nursing for People in Critical Situations, at the Polytechnic Institute of Leiria - Leiria School of Health.
Divided into two parts, the document initially focuses on a reflection on the common and specific skills of specialist nurses, highlighting the importance of technical-scientific knowledge, clinical judgment and decision-making in highly complex contexts. Based on practical experiences in various contexts – such as the Medical-Surgical Emergency Service, the Air Evacuation Unit, the National Institute of Medical Emergency and the Intensive Care Service – the report describes the practices carried out and the critical reflections developed that allow for responses to the acquisition of skills inherent to the chosen specialty.
The second part focuses on the research project developed that focuses on peripheral catheterization care. Based on theoretical foundations and the use of audit instruments, the study assesses nurses' self-perception regarding the frequency with which they perform peripheral venous catheter care practices and compares the results obtained with actual practice through clinical audits performed on catheters inserted in patients, contributing to the identification of areas for improvement and the implementation of interventions aimed at reducing complications associated with their use. Thus, the integration between theory and practice is essential for the construction of safer, more patient-centered care.
In summary, the report highlights the importance of integrating theory into practice for the improvement of nursing care, emphasizing that strengthening the skills of the Specialist Nurse is essential to ensure safe and patient-centered care. This approach not only enhances the quality of care provided in critical situations, but also promotes the continuous evolution of clinical processes and protocols, contributing to excellence in health services
O Grande Olho: Um Jogo de Tabuleiro com Realidade Aumentada em contexto didático
No full textA presente investigação partiu da vontade de evidenciar e transmitir o papel que a arte assumiu, ao longo da História, como agente de intervenção social e política e encontrar uma forma menos teórica e cronológica e mais divertida e desafiante de transmitir esse conhecimento. Por conseguinte, realizou-se uma investigação acerca da importância da Arte enquanto agentes políticos e sociais, onde esta aparece como produtora de mudança na sociedade, relevando um propósito simbólico e utilitário, mas também um estímulo para a transformação. Analisaram-se as dificuldades sentidas ao nível da transmissão de conhecimentos que, muitas vezes, é apenas parcialmente atingido, devido à exagerada importância de seguir a História de uma forma cronológica em detrimento de uma atividade lúdica, que motive o envolvimento e o interesse pelo tema. O jogo surgiu como um método para solucionar estes problemas. Como objeto didático é uma ferramenta de aprendizagem que, através de um processo dinâmico, desenvolve capacidades de trabalho em equipa e permite que os jogadores criem formas de consolidar conhecimentos acerca das temáticas que estão a ser abordadas. Pretende-se então fazê-lo a partir da análise e experiência de outros jogos já existentes, tanto em contexto pedagógico como em contexto recreativo, paralelamente a uma pesquisa que procura compreender as mecânicas utilizadas subjacentes aos jogos deste género. Assim, o projeto apresentado é um jogo de tabuleiro, com intuiot pedagógico. Este formato permite que o jogo seja desafiante e possibilita a abordagem de vários temas em torno da arte enquanto agentes ativistas. Objetivou-se que o seu design fosse apelativo, incorporando várias ilustrações, de forma a desenvolver um ambiente que envolvesse os jogadores. Neste sentido, complementou-se o jogo de tabuleiro com uma componente digital de Realidade Aumentada, que o torna mais dinâmico e aliciante. Finalmente, pretendeu-se que o objeto gráfico diluísse as fronteiras que distinguem o lúdico do processo didático.The present investigation stemmed from the desire to highlight and convey the role that art has played throughout history as an agent of social and political intervention, while also seeking a less theoretical and chronological, yet more engaging and challenging, way to communicate this knowledge. Consequently, research was conducted on the importance of art as a political and social agent, where it emerges as a catalyst for societal change, carrying both a symbolic and utilitarian purpose, as well as serving as a stimulus for transformation. The study examined the challenges faced in knowledge transmission, which is often only partially achieved due to the excessive emphasis on following history in a strictly chronological manner, to the detriment of a more playful approach that fosters engagement and interest in the subject. The game emerged as a method to address these issues. As an educational tool, it serves as a learning instrument that, through a dynamic process, enhances teamwork skills and enables players to develop ways to consolidate knowledge on the topics being explored. The aim was to achieve this by analyzing and drawing from the experience of existing games, both in pedagogical and recreational contexts, alongside research focused on understanding the underlying mechanics of games of this genre. Thus, the project presented is a board game with an educational purpose. This format allows the game to be both challenging and capable of addressing various themes surrounding art as an activist agent. The design was intended to be visually appealing, incorporating various illustrations to create an immersive environment for players. In this regard, the board game was complemented with a digital Augmented Reality component, making it more dynamic and engaging. Finally, the goal was for the graphic object to blur the boundaries between playfulness and the didactic process
Reforming Water Governance: Nordic Lessons for Southern Europe
No full textArticle number- 7079This article belongs to the Special Issue Sustainability in Urban Water Resource Management.Water governance in Europe faces mounting challenges from climate change, demographic pressures, and aging infrastructure—especially in Southern regions increasingly affected by drought and institutional fragmentation. In contrast, Nordic countries such as Denmark and Sweden exhibit coherent, integrated governance systems with strong regulatory oversight. This study introduces the Water Governance Maturity Index (WGMI), a document-based assessment tool designed to evaluate national water governance across five dimensions: institutional capacity, operational effectiveness, environmental ambition, equity, and climate adaptation. Applying the WGMI to eight EU countries—four Nordic and four Southern—reveals a persistent North–South divide in governance maturity. Nordic countries consistently score in the “advanced” or “model” range, while Southern countries face systemic gaps in implementation, climate integration, and territorial inclusion. Based on these findings, the study offers actionable policy recommendations, including the establishment of independent regulators, strengthening of river basin coordination, mainstreaming of climate-water strategies, and expansion of affordability and participation mechanisms. By translating complex governance principles into measurable indicators, the WGMI provides a practical tool for benchmarking reform progress and supporting the EU’s broader agenda for just resilience and climate adaptation. Unlike broader frameworks like SDG 6.5.1, the WGMI’s document-based, dimension-specific approach provides granular, actionable insights for governance reform, enhancing its utility for EU and global policymakers.This paper is financed by National Funds of the FCT—Portuguese Foundation for Science
and Technology within the project «UIDB/04928/2020»