Biblioteca Digital do IPB
Repositório de Publicações do Instituto Politécnico de Bragança
Entradas recentes
Extraction of discriminative regions over genomic sequences
Publication . Souza, Felipe Bueno de; Rufino, José; Pinto, Maria alice; Lopes, Fabrício Martins
As computing technologies continue to evolve, new generations of processors have achieved increased levels of computational power and efficiency. This progress enables the execution of tasks that, in the past, required high-end computers and can now be performed on personal systems, allowing many scientific fields to benefit from this progress, including biology. Along with this computational progress, the advancement of DNA sequencing technology is responsible for the exponential growth in the volume and complexity of available genomic data. This scenario requires methods that can efficiently handle and analyze such data in a scalable
and interpretable manner, addressing the high volume and inherent complexity of biological sequences. In this context, this work proposes a novel methodology – GREAC (Genomic Region Extraction and Classifier) – for extracting discriminative regions from genomic sequences, reducing data dimensionality, identifying biologically relevant patterns, and variant classification. The proposed methodology is grounded in digital signal processing principles, such as filters and sequences transformation, employing k-mers as the primary source of information to filter and identify informative genomic regions. The relative frequency values of these regions are
then measured to construct standardized signals across different variants. Each reference signal represents the characteristic behavior of a variant, enabling the identification of genomic patterns that allow their classification through statistical divergence measures, distance metrics, and supervised classifiers such as XGBoost.
GREAC was implemented in the Julia programming language and is public domain opensource software, emphasizing efficiency, transparency, and scientific reproducibility. The implementation enables execution on personal computers, thereby promoting accessibility and encouraging contributions from the scientific community for further improvements. GREAC represents thus a significant contribution to the fields of bioinformatics and computational genomics, presenting a novel methodology for pattern recognition in genomic sequences.
Cyber–Ed A digital hands-on platform for learning cybersecurity
Publication . Rocha, Alexandra Sofia Dias Alves; Pedrosa, Tiago; Lopes, Rui Pedro
A cibersegurança afirma-se como uma área crítica na sociedade contemporânea, especialmente após a pandemia de COVID-19, que acelerou a transformação digital e expôs vulnerabilidades crescentes. A falta de profissionais qualificados para enfrentar estes desafios demonstra a necessidade de metodologias educativas que promovam competências práticas, adaptativas e alinhadas com tecnologias emergentes. O estudo inclui uma revisão sistemática que fundamenta as opções metodológicas, analisando vantagens e limitações de abordagens tradicionais e inovadoras, com foco na gamificação, na Inteligência Artifical (IA) e em ambientes virtuais.
Esta dissertação propõe uma plataforma educativa automatizada que combina laboratórios virtuais (Labtainers) e competições Capture The Flag (CTF) em ambientes dinâmicos, seguros e acessíveis via virtual private network (VPN). A solução integra princípios de gamificação e automação, utilizando tecnologias como Terraform, Ansible, React, FastAPI e Proxmox, com o objetivo de proporcionar experiências de aprendizagem realistas, diversificadas e inclusivas na formação em cibersegurança. Foram implementados e testados alguns cenários de aprendizagem prática, abrangendo ataques simulados, como SQL Injection (SQLI), e exercícios de administração de sistemas. Os resultados demonstram eficácia na criação de cenários e potencial de aplicação em contextos académicos e empresariais. Apesar de limitações, como a capacidade atual de utilizadores simultâneos e a diversidade restrita de cenários, a plataforma constitui uma base sólida para futuras expansões, incluindo a migração para infraestruturas cloud e a personalização mediada por IA. Este trabalho contribui, assim, para o avanço do ensino prático de cibersegurança, preparando profissionais para um panorama digital em rápida transformação.
Chatbots, para transformar a experiência e interação do utilizador em cenários imersivos 3D
Publication . Sampaio, Telmo Fernando de Oliveira; Oliveira, Pedro Filipe; Matos, Paulo
A crescente adoção de ambientes tridimensionais imersivos em contextos comerciais criou uma necessidade crítica por interfaces conversacionais inteligentes que transcendam as limitações dos chatbots bidimensionais tradicionais. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um sistema integrado que combina agentes conversacionais baseados em Inteligência Artificial (IA) com ambientes de realidade virtual. O sistema implementa uma arquitetura Retrieval-Augmented Generation (RAG) que garante respostas factuais precisas por meio de um pipeline automatizado para aquisição e processamento de dados da web, combinando modelos de linguagem em grande escala (GPT-4o-mini) com bancos de dados vetoriais (Pinecone), processamento de voz em tempo real (Convai) e ambientes Tridimensional (3D) desenvolvidos no Unity, otimizados para dispositivos Meta Quest. A avaliação empírica em dois cenários comerciais distintos (BNH e Rádio Popular) demonstrou uma taxa de sucesso geral de 94,6%, com tempos médios de resposta de 2,17 segundos, validando a eficácia da arquitetura proposta. O sistema inclui uma plataforma de gestão administrativa que permite monitorização em tempo real, análise de padrões de utilização e controlo dinâmico da base de conhecimento, garantindo a conformidade com o Regulamento Geral de Proteção de Dados (GDPR) através de mecanismos de anonimização automática. Os resultados confirmam a viabilidade técnica e a aplicabilidade comercial de agentes conversacionais em ambientes imersivos, demonstrando generalização em diferentes domínios e abrindo caminho para novas formas de interação humano-computador em contextos de comércio eletrónico e atendimento ao cliente.
Avaliação de Soluções de Base Natural na fixação de Carbono de plantas jovens de Medronheiro (Arbutus unedo L.)
Publication . Penhor, Sónia Lima dos Ramos; Hernández, Zulimar
Este trabalho visa quantificar a fixação de carbono (CO2) em plantas jovens de medronheiro (Arbutus unedo L.) utilizando Soluções baseadas na Natureza (SbN). As SbN surgem como alternativas sustentáveis para restaurar ecossistemas degradados, promovendo o sequestro de C e a recuperação dos ecossistemas. O estudo foca num condicionador de solo (MC), elaborado com composto de bagaço de azeitona, um dos principais subprodutos da fileira olivícola, como principal SbN, em comparação com um substrato comercial (MS) e areia (MT). O delineamento experimental inclui, por um lado, um ensaio de germinação e crescimento de plântulas-planta (durante o primeiro ano) em estufa (Tª e água controladas), e por outro lado, um ensaio em condições de campo (área reflorestada) para avaliar a sobrevivência das plantas jovens de Medronheiro. A área de estudo reflorestada corresponde com uma zona afetada pelo grande incêndio de Picões nos Lagos do Sabor, Mogadouro. A taxa de germinação foi de 44% em MC e 37% em MS, observando-se alta mortalidade em MT. A taxa de crescimento das plântulas em altura foi de 0, 6 mm/dia para o MC e MS e em número de folhas foi superior em MC (0,08 folhas/dia) e em MS (0,06 folhas/dia); biomassa acumulada foi de 2,69 e 3,26 g/planta para MC e MS, respetivamente. O MC apresentou maior biomassa em folhas (57%) e MS em talos (37%), o que indica diferentes estratégias de sobrevivência. A monitorização permitiu estabelecer uma equação exponencial de crescimento e alométrica nesta espécie, assim como analisar o efeito da SbN no desenvolvimento. Em campo, foi evidenciada uma queda acentuada na taxa de vitalidade de 50% (antes de verão) para 19% (depois de verão) e um aumento expressivo da mortalidade (42%), dependente da localização da parcela florestal. Os dados obtidos permitiram calcular a taxa de fixação de CO2 em plantas jovens de Medronheiro em 2,96 e 3,59 kg CO₂/ha/ano para MC e MS, respetivamente. Por último, foi desenvolvido um modelo dinâmico para descrever o crescimento desta espécie florestal, com diferentes fatores abióticos.
My.IPB
Publication . Torgo, Jorge Miguel Varandas; Alves, Albano
Este projeto aborda a fragmentação dos serviços digitais no Instituto Politécnico de Bragança (IPB), onde a comunidade académica necessitava de se autenticar repetidamente em múltiplas plataformas. O principal objetivo foi desenvolver o portal My.IPB, uma plataforma centralizada para unificar o acesso a todos os recursos digitais da Instituição. Para alcançar este objetivo, foi implementada uma solução de Single Sign-On (SSO) utilizando Keycloak, integrada com um backend desenvolvido em Spring Boot e um frontend em Angular. A metodologia focou-se numa arquitetura desacoplada, onde o portal atua como um agregador, permitindo o acesso direto a módulos específicos das plataformas integradas. A solução foi também estendida à aplicação móvel "On-line.IPB". Adicionalmente, foi criado um backoffice para a gestão centralizada de plataformas e permissões, e um pipeline de CI/CD para automatizar a entrega da aplicação. Como resultado, o My.IPB tira partido da funcionalidade do Single Sign-On, eliminando a necessidade de múltiplos logins. O sucesso da integração de três plataformas como prova de conceito validou a arquitetura e o processo de integração. O projeto conclui-se com a disponibilização de uma plataforma robusta e escalável que moderniza o acesso aos serviços digitais do IPB.