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- Reconstruction of meteorological records by methods based on dimension reduction of the predictor datasetPublication . Balsa, Carlos; Breve, Murilo Montanini; Rodrigues, Carlos Veiga; Rufino, JoséThe reconstruction or prediction of meteorological records through the Analog Ensemble (AnEn) method is very efficient when the number of predictor time series is small. Thus, in order to take advantage of the richness and diversity of information contained in a large number of predictors, it is necessary to reduce their dimensions. This study presents methods to accomplish such reduction, allowing the use of a high number of predictor variables. In particular, the techniques of Principal Component Analysis (PCA) and Partial Least Squares (PLS) are used to reduce the dimension of the predictor dataset without loss of essential information. The combination of the AnEn and PLS techniques results in a very efficient hybrid method (PLSAnEn) for reconstructing or forecasting unstable meteorological variables, such as wind speed. This hybrid method is computationally demanding but its performance can be improved via parallelization or the introduction of variants in which all possible analogs are previously clustered. The multivariate linear regression methods used on the new variables resulting from the PCA or PLS techniques also proved to be efficient, especially for the prediction of meteorological variables without local oscillations, such as the pressure.
- Segmentação de imagens através de métodos robustos de clusterizaçãoPublication . Lawniczak, Jean Clement; Balsa, CarlosO principal objetivo deste trabalho consiste em encontrar o melhor método para segmentar imagens médicas, mais especificamente, radiografias dentárias. Pretende-se também definir critérios de comparação relevantes para avaliar a qualidade da segmentação obtida. Este último ponto permitiu definir uma metodologia de validação dos resultados obtidos com duas categorias distintas de algoritmos: k-means e fuzzy c-means. Em alternativa, testaram-se também os métodos de Otsu e da binarisation. As experiencias efetuadas tiveram em conta imagens diferentes, cada uma com características próprias, de maneira a obter uma técnica de segmentação o mais genérica possível. Os resultados obtidos foram comparados com a segmentação real dada por um profissional de odontologia. Observou-se que os métodos de clusterização têm dificuldade em separar a parte correspondente ao dente da parte da gengiva. Efetivamente, nesta área da imagem a tonalidade dos pixéis é muito semelhante. No entanto, os resultados são promissores pois a técnicas utilizadas conseguem identificar grande parte da área correspondente ao dente.
- Modelação matemática de epidemias tuberculose e VIH/SIDAPublication . Morais, Alexandra; Espírito Santo, Verónica; Balsa, CarlosNeste trabalho são apresentados alguns dos modelos matemáticos simples que permitem fazer a simulação da propagação das doenças infeciosas tuberculose e do HIV/SIDA. Pretende-se com estes modelos estudar a evolução de epidemias numa população ao longo do tempo. A dinâmica do modelo matemático proposto para a modelação da tuberculose (TB) é obtida através da resolução numérica de um sistema de quatro equações diferenciais ordinárias que descreve a variação de quatro categorias de indivíduos ao longo do tempo: suscetíveis, indivíduos infetados (latentes), indiví- duos que desenvolvem a tuberculose pulmonar e indivíduos que adquirem a tuberculose extrapulmonar. Avalia-se o comportamento da doença tuberculose numa determinada população ao longo do tempo através da análise comportamental das variáveis: incidência da infeção, incidência da doença, prevalência da infeção e prevalência da doença. O modelo matemático proposto para a modelação do VIH/SIDA consiste num sistema de quatro equações diferenciais ordinárias que descrevem a variação de quatro categorias de indivíduos ao longo do tempo: suscetíveis, infeciosos, pessoas com a doença SIDA e seropositivos não infeciosos. O modelo visa avaliar o comportamento do VIH/SIDA numa determinada população ao longo do tempo. Alterando a taxa de recrutamento de indivíduos suscetíveis numa população ao longo do tempo é possível observar a sua influência sobre o comportamento do vírus/doença na população.
- Povoamento e vias de comunicação ao longo da história. Vol. 2Publication . Mariani, Andrea; Silva, Antonio Manuel S.P.; Dinis, António Pereira; Balsa, Carlos; Castro, Celeste; Renzi, Francesco; Pereira, Pedro Abrunhosa; Lopes, Salustiano; Nogueira, VítorPovoamento e vias de comunicação ao longo da História, segundo volume, reúne os textos correspondentes às comunicações apresentadas no II Colóquio Viário do Marão, que decorreu nos dias 9 e 10 de Outubro de 2021, organizado pela Junta de Freguesia da Campeã, pelo Instituto Politécnico de Bragança, pela Biblioteca Municipal de Vila Real e pela associação Arquivo de Memórias.
- Fire reaction of concrete with and without PP fibres: experimental analysis and numerical simulationPublication . Piloto, P.A.G.; Mesquita, L.M.R.; Balsa, CarlosStructural elements of reinforced concrete, in general, present good performance in case of fire. However, more recent structures have adapted new types of concrete (high strength, self-compacting, etc.) presenting different thermo mechanical behaviour, acquiring special importance the study of spalling. One of the most common procedures to minimize this events is the addition of polypropylene fibres (PP) to natural components, reducing the internal void pressure of the material through the channels created by the fusion of the fibres. The experimental study of concrete under fire conditions and the development of new numerical models has allowed the assessment of more or less complex phenomena to determine temperature evolution and other state variables, enabling different levels of approaches, using coupled or uncoupled field interaction (thermal, mechanical, hydrodynamic, chemical). This investigation studies the thermal performance of a two dimensional model, using nonlinear and transient finite element analysis.
- Recursos Hídricos e Geológicos de Trás-os-MontesPublication . Aguiar, José (Ed.); Rodrigues, Orlando (Ed.); Balsa, CarlosSeis anos volvidos sobre a publicação do livro Recursos Geológicos de Trás- -os-Montes – Passado, presente e perspetivas futuras o Instituto Politécnico de Bragança (IPB) publica agora o livro Recursos Hídricos e Geológicos de Trás-os-Montes. Com este novo livro sobre a mesma temática o IPB pretende completar a divulgação dos principais recursos hídricos e geológicos da região trans- montana, dando agora maior destaque aos recursos hidrogeológicos, aos mi- nerais metálicos e às rochas ornamentais. A publicação deste livro insere-se na principal missão do IPB que é a cria- ção de novos saberes e a sua divulgação com vista à promoção e valorização dos recursos endógenos da região transmontana. A região de Trás-os-Montes possui uma grande abundância de recursos hí- dricos e hidrogeológicos que se materializa em inúmeras nascentes, mui- tas vezes de águas com mineralizações obtidas em grande profundidade, ao longo das grandes falhas que atravessam a região. Devido às propriedades terapêuticas conferidas pelas mineralizações, algumas destas águas são dis- ponibilizadas engarrafadas ou aproveitadas em termalismo de saúde e de bem-estar. De uma forma geral, os recursos hídricos subterrâneos são preciosos para a economia da região e para subsistência das suas populações. O estudo destes recursos é essencial para a sua correta exploração e gestão, de acordo com as boas práticas que garantam a sua qualidade e sustentabilidade. Estas impo- sições são ainda mais prementes no contexto atual das alterações climáticas, em que os períodos de seca prolongados são cada vez mais frequentes. Os estudos aqui apresentados constituem um contributo muito importante para o conhecimento dos recursos hídricos subterrâneos da região transmontana.
- Minimum energy control of passive tracers advection in point vortices flowPublication . Balsa, Carlos; Cots, Olivier; Gergaud, Joseph; Wembe, BoriswithNpoint vortices, in a two-dimensional fluid and neglecting the viscous diffusion. We want to drive a passive particle from an initial point to a final point, both givena priori, in a given finite time, the control being due to the possibility of impulsionin any direction of the plane. For the energy cost, the candidates asminimizers are given by the normal extremals of the Pontryagin Maximum Principle (PMP). The transcription of the PMP gives us a set ofnonlinear equations to solve, the so-called shooting equations. We introduce these shooting equations and present numerical computationsin the cases of N=1,2,3 and 4 point vortices. In the integrable case N=1, we give complete quadratures of the normal extremals.
- Simulação computacional do contágio da gripe pessoa a pessoaPublication . Araújo, Ana Catarina Carneiro; Balsa, Carlos; Almeida, João P.Neste trabalho estuda-se a propagação do vírus da gripe numa comunidade escoar com 2000 pessoas recorrendo ao modelo matemático SIR em que se considera que a população está dividida em três grupos independentes: os Suscetíveis (S), os Infecciosos (l) e os Recuperados (R). 'O estudo è feito do" ponto" de"vista determinístico e estocástico.
- Indicadores internacionais que reflectem o potencial de desenvolvimento económico e social de Cabo VerdePublication . Lopes, Jorge; Balsa, Carlos; Nunes, AlcinaNos últimos anos, Cabo Verde adoptou, como uma das suas grandes opções estratégicas de desenvolvimento, medidas de promoção da capacidade empreendedora, da competitividade e do crescimento da economia. O sucesso de tal estratégia depende da sua capacidade de atrair investimentos (essencialmente externos) que, ao criarem empresas, geram emprego e riqueza. Para avaliar a capacidade de atracção de investimento externo este trabalho apresenta e analisa rankings internacionais de atractividade empresarial – que incluem indicadores de qualidade institucional, liberdade política e civil, empreendedorismo, inovação, burocracia e corrupção e os tradicionais indicadores de crescimento e desenvolvimento económico – de forma a aferir sobre o potencial de desenvolvimento económico e social de Cabo Verde. A análise realizada é de médio e longo prazo que acompanha a economia de 2000 a 2010 e permite observar tendências. Os indicadores utilizados mostram que o país tem trilhado um sustentado e bem-sucedido caminho em termos de qualidade institucional e de liberdades políticas e civis. No entanto, dadas algumas fragilidades estruturais, em que se enfatiza o mercado de trabalho e a inexistência de algumas infra-estruturas, não consegue apresentar ainda aos investidores um ambiente empresarial consolidado e de qualidade.
- O Software open source como instrumento pedagógico: aplicação prática à econometria e à matemáticaPublication . Nunes, Alcina; Balsa, CarlosNowadays, the software open source represents an important teaching resource. However, it is not sufficiently explored in the university teaching methodologies. In subjects with a very specific goal, applied contents and attended by a small number of students, the commercial software is still preferred to the software open source. Aware of this reality, the present paper presents a reflection about the use of software open source in Econometrics and Applied Mathematics. The adoption of two different software programmes – Gretl and Octave – allows presenting a comprehensive set of pedagogical, economical and technical advantages and some observed practical limitations. In practice, the refereed advantages are stressed when the students’ results are analysed. Their results benefit from the adoption of software which is executed, distributed and improved freely.