Applications such as electronic commerce, computer networks, social networks, and biology (protein interaction), to name a few, have led to the production of graph-like data in planetary scale { possibly with millions of nodes and billions of edges. These applications pose challenging problems when the task is to use their data to support decision making processes by means of non-obvious and potentially useful patterns. In order to process such data for pattern discover, researchers and practitioners have used distributed processing resources organized in computational clusters. However, building and managing such clusters can be complex, bringing technical and financial issues that can be prohibitive in a variety of scenarios. Alternatively, it is desirable to process large scale graphs using only one computational node. To do so, we developed processes and algorithms according to three different approaches, building up towards an analytical set capable of revealing patterns, comprehension, and to help with the decision making process over planetary-scale graphs. / Aplicações como comércio eletrônico, redes de computadores, redes sociais e biologia (interação proteica), entre outras, levaram a produção de dados que podem ser representados como grafos à escala planetária { podendo possuir milhões de nós e bilhões de arestas. Tais aplicações apresentam problemas desafiadores quando a tarefa consiste em usar as informações contidas nos grafos para auxiliar processos de tomada de decisão através da descoberta de padrões não triviais e potencialmente utéis. Para processar esses grafos em busca de padrões, tanto pesquisadores como a indústria tem usado recursos de processamento distribuído organizado em clusters computacionais. Entretanto, a construção e manutenção desses clusters pode ser complexa, trazendo tanto problemas técnicos como financeiros que podem ser proibitivos em diversos casos. Por isso, torna-se desejável a capacidade de se processar grafos em larga escala usando somente um nó computacional. Para isso, foram desenvolvidos processos e algoritmos seguindo três abordagens diferentes, visando a definição de um arcabouço de análise capaz de revelar padrões, compreensão e auxiliar na tomada de decisão sobre grafos em escala planetária.

Thesis advisor: Diana Pullin / The current high stakes testing environment has resulted in intense pressure on schools to become more data-driven. As a result, an increasing number of schools are implementing systems where teachers and school leaders collaboratively analyze assessment data and use the results to inform instructional practice. This study examined how teacher participation in the analysis of assessment data influences instructional outcomes. It also examined how levels of capacity in the areas of data use, professional learning, and leadership interact to influence the ability to respond to data. The method is a qualitative case study of an elementary school in the southeastern United States that has implemented formal structures for analyzing and collaborating around assessment data. Data collection occurred through teacher and administrator interviews, data analysis meeting observations, and through the examination of school and district documents. The school in this study responded to data analysis results through three major actions: large-scale initiatives designed to improve instruction in various content areas, remediation, and individual teacher variations in instructional practices. Findings show that while teachers express support for data analysis and suggest positive benefits for the school, they also indicate that participation in data analysis and the resultant improvement efforts have had minimal to modest impact on their teaching practices. Possibly contributing to this outcome was the finding that the school had uneven capacity in the areas of data use, professional learning, and leadership. The school has a well-developed system for data access and reporting. However, it has been less successful in providing the professional learning experiences that will enable more substantial changes in teacher beliefs and practices. Furthermore, a lack of clarity regarding the instructional purpose of data analysis from multiple levels of district and school leadership and the procedural nature of the data analysis process has reduced the ability of school leaders to effectively leverage data analysis for the purpose of substantive and sustained instructional improvement. / Thesis (PhD) — Boston College, 2011. / Submitted to: Boston College. Lynch School of Education. / Discipline: Educational Leadership and Higher Education.

Atualmente, os usuários expressam seus desejos e preferências em relação a um objeto, conteúdo ou evento por meio das redes sociais; portanto, analisar os sentimentos de uma pessoa no mundo digital sobre o que a rodeia tem sido cada vez mais frequente com o intuito de conhecer as preferências desta pessoa. O estudo propõe um novo mecanismo e cálculo de sentimentos e afetividade, aperfeiçoando a análise de sentimentos. Um mecanismo de cálculo de sentimentos associado a um fator de correção correspondente a n-gramas, tempos verbais, expressões e às características pessoas, tais como idade, gênero e escolaridade é desenvolvido neste trabalho. Os sentimentos negativos, neutros e positivos são extraídos de frases das redes sociais. As frases são classificadas em intensidade de sentimentos e em polaridade positiva, negativa ou neutra, por meio de um novo dicionário de palavras em português e de um novo cálculo de sentimentos. O cálculo de sentimentos possui regras específicas para tempos verbais (presente e passado) e advérbios. Os sentimentos das palavras são extraídos por meio de adjetivos, substantivos, palavras únicas (unigramas) e palavras que associadas (bigramas e trigramas) possuem um significado diferente de palavras únicas. Para validação do desempenho do dicionário e do novo mecanismo de cálculo de sentimentos, os resultados sao comparados com uma ferramenta de análise de sentimentos j´a existente, a SentiStrength e são validados por meio de testes subjetivos, com avaliadores remotos, com uma técnica denominada de crowdsourcing e por aprendizagem de máquina. O estudo também analisa a afetividade das frases e propõe uma métrica denominada de Brazillian Affective Metric (AFMBr), extraindo emoções de raiva, alegria, tristeza, surpresa e nojo. A solução de análise de sentimentos e afetividade é aplicada em um sistema de recomendação de músicas, como estudo de caso, o qual sugere conteúdos conforme o estado sentimental da pessoa. / Currently, users express their wishes and preferences in relation to an object, content or event through social networks; therefore analyze the sentiments of a person in the digital world about what surrounds the person has been increasingly used in order to know the preferences of this person. The study proposes new metrics of sentiments and affection, improving the sentiment analysis. The sentiment analysis metric associated with a corresponding correction factor for n-grams, tenses, expressions and personal characteristics such as age, gender and education is developed in this work. Negative, neutral and positive sentiments are extracted from social networks phrases. The sentences are ranked in positive, neutral or negative sentiment intensity or polarity by a new dictionary of words in Portuguese language and is extracted the sentiments. The calculation of sentiments has specific rules for verb tenses (present and past) and adverbs. The sentiments are extracted by means of adjectives, nouns, unigrams and associated words (bigrams and trigrams) that have a different meaning of single words. To validate the dictionary performance and new sentiments calculation mechanisms, the results are compared with an analysis tool of sentiments named of SentiStrength and are validated by subjective tests, with remote evaluators, with a technique named of crowdsourcing and machine learning. The study also analyzes the affection of sentences and proposes a metric called Brazillian Affective Metric (AFM-Br), that extracts emotions of anger, joy, sadness, surprise and disgust. The sentiment analysis solution and affection is applied in a music recommendation system, as a case study, which suggests content according to the emotional state of the person.

Infecções hospitalares, causadas por fungos e bactérias, são responsáveis por milhares de mortes anuais e disseminam-se cada vez mais rápido em ambiente hospitalar. Estas infecções afetam principalmente pacientes que são submetidos a procedimentos invasivos ou que apresentam baixa imunidade. Este quadro tende a agravar-se devido ao surgimento de micro-organismos resistentes aos tratamentos atualmente disponíveis, decorrentes, principalmente, de excessivas prescrições, automedicação, pela utilização errônea de antibióticos bem como pela aplicação de métodos de profilaxia inadequados determinando, desta forma, a necessidade de pesquisar e de identificar novos medicamentos para esta finalidade. Neste contexto, ressalta-se que os nitrocompostos que vêm demonstrando bons resultados como agentes antimicrobianos e, sendo assim, este trabalho se propõe a planejar, sintetizar e avaliar duas séries de compostos análogos à nifuroxazida frente a bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e fungos de importância em infecções hospitalares com caráter de multirresistência. O planejamento de modificações moleculares na estrutura da série de análogos à nifuroxazida foi auxiliado pelo diagrama de Craig, que se aplica à seleção dos grupos substituintes. A identificação dos compostos obtidos foi realizada por análise espectrofotométrica RMN 1H e RMN 13C e, como critério de pureza, foi realizado análise elementar de CHN. A melhor atividade dos análogos foi frente à S. aureus, onde 16 dos 23 compostos planejados apresentaram atividade superior aos fármacos de referência, estas quais, e composto protótipo. Vale salientar também que os compostos mais ativos foram os análogos 4-butil-N\'-[(5-nitrofuran-2-il) metileno] benzidrazida e 3-acetil-2-[5-nitro-furan-2-il]-5-[4-ciano-fenil]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolínico com IC90 = 1,8 ± 0,04 µM e 3,89 ± 0,07 µM, respectivamente. Nos estudos de relações estrutura-atividade, a propriedade eletrônica se mostrou com importância fundamental para a atividade dos compostos frente aos micro-organismos considerados. Os resultados encontrados são bastantes promissores e sinalizam para a possibilidade de identificação de um novo candidato para fármaco antimicrobiano frente à infecções hospitalares com caráter de multirresistência. / Nosocomial infections are caused by bacteria and fungi and are the main reason for thousands of deaths every year in the hospital environment. The most susceptible individuals to these type of infection are the immunocompromised, highlighting old-aged and immunodeficiency people, as also patients who passed by invasive procedures. Not only do this situation is very serious, but also a huge number of multidrug-resistant microorganisms are reported worldwide, basically due to excess of prescription and wrong use of antibiotics. If this situation doesn\'t be maintained today, there will not be a bright sight in the future. In this context, there is the necessity for research and development of new antimicrobial agents, and the nitrocompounds, highlighting nifuroxazide\'s analogs, are showing excellent activity against several pathogens related to multidrug resistant nosocomial infections. Therefore, this work aims to design, to synthesize and to evaluate two series of nifuroxazide\'s analogs against strains of gram-positive and gram-negative bacteria, also fungi strains. The sets of analogs were designed based on the replacement of hydroxyl group of nifuroxazide by different substituent groups according to Craig\'s diagram, also a modification in the structure core; identification of these compounds was carried out through 1H and 13C NMR. Melting point and elementary analysis were analyzed for purity criteria. Until the moment, about 23 compounds were evaluated and the best observed activity was against S. aureus strains, which 16 analogs showed better activity than the lead compound and several other compounds, used as referential drug. It is noteworthy that the best activity were analogs 4-butyl-N\'-((5-nitrofuran-2-yl) methylene) benzohydrazide and 3-acetyl-2-[5-nitro-furan-2-yl]-5-[4-cyano-phenil]-2,3-dihydro-1,3,4 oxadiazole with IC90 = 1,8 ± 0,04 µM and 3,89 ± 0,07 µM, respectively. The chemometrics studies suggest that electronic properties are most related to the biological activity on these microorganisms. All the available results shows the potential of nitrofurans to be a new candidate for an antimicrobial drug against multidrug resistant nosocomial infections.

Social media channels such as Twitter and Facebook often contribute to disseminate initiatives that seek to inform and empower citizens concerned with government actions. On the other hand, certain actions and statements by governmental institutions, or parliament members and political journalists that appear on the conventional media tend to reverberate on the social media. This scenario produces a lot of textual data that can reveal relevant information on governmental actions and policies. Nonetheless, the target audience still lacks appropriate tools capable of supporting the acquisition, correlation and interpretation of potentially useful information embedded in such text sources. In this scenario, this work presents two system for the analysis of government and social media data. One of the systems introduces a new visualization, based on the river metaphor, for the analysis of the temporal evolution of topics in Twitter in connection with political debates. For this purpose, the problem was initially modeled as a clustering problem and a domain-independent text segmentation method was adapted to associate (by clustering) Twitter content with parliamentary speeches. Moreover, a version of the MONIC framework for cluster transition detection was employed to track the temporal evolution of debates (or clusters) and to produce a set of time-stamped clusters. The other system, named ATR-Vis, combines visualization techniques with active retrieval strategies to involve the user in the retrieval of Twitters posts related to political debates and associate them to the specific debate they refer to. The framework proposed introduces four active retrieval strategies that make use of the Twitters structural information increasing retrieval accuracy while minimizing user involvement by keeping the number of labeling requests to a minimum. Evaluations through use cases and quantitative experiments, as well as qualitative analysis conducted with three domain experts, illustrates the effectiveness of ATR-Vis in the retrieval of relevant tweets. For the evaluation, two Twitter datasets were collected, related to parliamentary debates being held in Brazil and Canada, and a dataset comprising a set of top news stories that received great media attention at the time. / Mídias sociais como o Twitter e o Facebook atuam, em diversas situações, como canais de iniciativas que buscam ampliar as ações de cidadania. Por outro lado, certas ações e manifestações na mídia convencional por parte de instituições governamentais, ou de jornalistas e políticos como deputados e senadores, tendem a repercutir nas mídias sociais. Como resultado, gerase uma enorme quantidade de dados em formato textual que podem ser muito informativos sobre ações e políticas governamentais. No entanto, o público-alvo continua carente de boas ferramentas que ajudem a levantar, correlacionar e interpretar as informações potencialmente úteis associadas a esses textos. Neste contexto, este trabalho apresenta dois sistemas orientados à análise de dados governamentais e de mídias sociais. Um dos sistemas introduz uma nova visualização, baseada na metáfora do rio, para análise temporal da evolução de tópicos no Twitter em conexão com debates políticos. Para tanto, o problema foi inicialmente modelado como um problema de clusterização e um método de segmentação de texto independente de domínio foi adaptado para associar (por clusterização) tweets com discursos parlamentares. Uma versão do algorimo MONIC para detecção de transições entre agrupamentos foi empregada para rastrear a evolução temporal de debates (ou agrupamentos) e produzir um conjunto de agrupamentos com informação de tempo. O outro sistema, chamado ATR-Vis, combina técnicas de visualização com estratégias de recuperação ativa para envolver o usuário na recuperação de tweets relacionados a debates políticos e associa-os ao debate correspondente. O arcabouço proposto introduz quatro estratégias de recuperação ativa que utilizam informação estrutural do Twitter melhorando a acurácia do processo de recuperação e simultaneamente minimizando o número de pedidos de rotulação apresentados ao usuário. Avaliações por meio de casos de uso e experimentos quantitativos, assim como uma análise qualitativa conduzida com três especialistas ilustram a efetividade do ATR-Vis na recuperação de tweets relevantes. Para a avaliação, foram coletados dois conjuntos de tweets relacionados a debates parlamentares ocorridos no Brasil e no Canadá, e outro formado por um conjunto de notícias que receberam grande atenção da mídia no período da coleta.

Este estudo apresenta uma análise sobre a aplicação do geoprocessamento integrado à técnica de Análise Envoltória de Dados (Data Envelopment Analysis - DEA), relacionada a distribuição espacial de empresas em unidades produtivas representadas por áreas de zoneamento do solo urbano, utilizando dados socioeconômicos multitemporais. O trabalho tem como área de estudo o Município de Osasco, localizado na Região Metropolitana de São Paulo, que faz parte do trecho Oeste do Sistema Viário Rodoanel Mário Covas. Desta forma, a análise de instalação de empresas nos períodos anterior e posterior a implantação do sistema viário Rodoanel, poderá servir de apoio na avaliação de mudanças ou transformações empresariais (indústria, comércio e serviços) no uso e ocupação do solo no Município de Osasco. De uma forma mais específica, o estudo buscou avaliar a influência dos fatores espaciais no processo de localização e migração de empresas, focando em alterações no uso do solo com ênfase no zoneamento do município e em função da melhoria de infra-estrutura relacionada à construção de uma grande obra viária e tomando como base períodos de tempo e situações urbanas distintas. Para traçar este panorama foram utilizadas informações sócioeconômicas, dados cadastrais de empresas e o zoneamento municipal associadas a dados geográficos, os quais permitiram compor cenários multitemporais de cada momento urbano. Estes cenários foram representados e analisados no capítulo de resultados utilizando o índice de instalação de empresas em conjunto com as analises espaciais do SIG, que proporcionou uma análise temporal quantitativa da distribuição de empresas no Município de Osasco. / This study presents an analysis on GIS application integrated to Data Envelopment Analysis - DEA, related to spatial distribution of companies in productive units represented by zoning areas of the urban land and using socioeconomic data of different time periods. The work has Osasco\'s Municipal district as the area of study, located in São Paulo\'s Metropolitan Region, it makes part of the west section of the Mário Covas Rodoanel road system. Thus, the analysis will support in the changes evaluation or managerial transformations (industries, commerce and services) in the Osasco\'s Municipal district land use, current of the Rodoanel road system implantation. In a more specific way, the study sought to evaluate the influence of the space factors in the companies location and migration process, focusing on alterations in the land use with emphasis in the municipal district zoning and in infrastructure improvement function related to construction of a big road and taking as time\'s base periods and distinct urban situations. To trace this panorama were used socioeconomic information, cadastral data of companies and the municipal zoning associated to geographical data, to compose urban scenarios in different time periods. These scenarios were represented and analyzed in the results chapter using the companies installation index together with Spatial GIS Analysis, who provided a quantitative temporal analysis of distribution of companies in Osasco\'s Municipal distritct.

Análise de expressão gênica em larga escala é de fundamental importância para a biologia molecular atual pois possibilita a medida dos níveis de expressão de milhares de genes simultaneamente, o que torna viável a realização de trabalhos voltados para biologia de sistemas (systems biology). Dentre as principais técnicas experimentais disponíveis para esta finalidade, a tecnologia de microarray tem sido amplamente utilizada. Este procedimento para medida de expressão gênica é bastante complexo e os dados obtidos são freqüentemente observacionais, o que dificulta a modelagem estatística. Não existe um protocolo padrão para a geração e avaliação desses dados, sendo portanto necessário buscar procedimentos de análise que sejam adequados para cada caso. Assim, os principais métodos matemáticos e estatísticos aplicados para a análise desses dados deveriam estar disponíveis de uma forma organizada, coerente e simples em um ambiente computacional que confira robustez, confiabilidade e reprodutibilidade às análises realizadas. Uma forma de garantir estas características é através da representação (e documentação) de todos os algoritmos utilizados na forma de um grafo direcionado e acíclico que descreva todo o conjunto de transformações, ou operações, aplicadas seqüencialmente ao conjunto de dados. De acordo com esta filosofia, um ambiente foi implementado neste trabalho incorporando diversos procedimentos disponíveis na literatura atual, além de outros que foram aprimorados ou propostos nesta tese. Dentre os métodos de análise já disponíveis que foram incorporados destacam-se aqueles para a construção de agrupamentos, busca de genes diferencialmente expressos e classificadores, construção de redes de relevância e classificação funcional de grupos gênicos. Além disso, o método de construção de redes de relevância foi revisto e aprimorado e um modelo estatístico para a classificação funcional de redes de regulação gênica foi proposto e implementado. Esses dois últimos métodos surgiram a partir de problemas biológicos para os quais não existiam procedimentos de análise adequados na literatura. Finalmente, são apresentados dois conjuntos de dados que foram analisados utilizando diversas ferramentas disponíveis neste ambiente computacional. / High throughput gene expression analysis has a great importance to molecular biology nowadays because it can measure expression profiles for hundreds of genes, and this turn possible studies focused in systems biology. Between the main experimental techniques available in this direction, the microarray technology has been widely used. This experimental procedure to quantify gene expression profiles is very complex and the data obtained is frequently observational, what difficult the statistical modelling. There is not a standard protocol for the generation and evaluation of microarray data, therefore it is necessary to search by adequate analysis methods for each case. Thus, the main mathematical and statistical methods applied to microarray data analysis would have to be available in an organized, coherent and simple way in a computational environment that confer robustness, reliability and reproducibility to the data analysis. One way to guarantee these characteristics is through the representation (and documentation) of all used algorithms as a directed and acyclic graph that describes the set of transformations, or operations, applied sequentially to the dataset. According to this philosophy, an environment was implemented in this work aggregating several data analysis procedures already available in the literature, beyond other methods that were improved or proposed in this thesis. Between the procedures already available that were incorporated we can distinguish that ones for cluster analysis, differentially expressed genes and classifiers search, construction of relevance networks and functional classification of gene groups. Moreover, the method for construction of relevance networks was revised and improved and an statistical model was proposed and implemented for the functional classification of gene regulation networks. The last two procedures was born from biological problems for which adequate data analysis methods didn?t exist in the literature. Finally, we presented two datasets that were evaluated using several data analysis procedures available in this computational environment.

A presente proposta correlaciona como o investimento direto estrangeiro pode, e deve, promover o desenvolvimento sustentável no país que o acolhe. O investimento direto estrangeiro é capaz de promover uma série de vantagens competitivas quando aplicado de forma coerente como: ganhos de tecnologia, geração de empregos, capacitação de mão de obra e outros benefícios que vão além do econômico. No entanto, há a necessidade de uma mensuração para que a promoção do desenvolvimento gerado se dê de forma sustentável, para que os benefícios obtidos para a nação sejam maiores do que a degradação ambiental, emissão de poluentes e os impactos sociais causados. Utilizando um referencial sobre o investimento direto estrangeiro e desenvolvimento sustentável, o trabalho consiste em verificar se o investimento direto estrangeiro promove o desenvolvimento sustentável. Para isso, uma construção foi feita a partir de dados secundários que pudessem verificar a latência dos constructos de sustentabilidade e assim relacioná-los com o investimento direto estrangeiro com a divisão em setor primário, secundário e terciário. Com essas correlações foi possível verificar como o investimento tem impactado não apenas na economia nacional mas também qual impacto ambiental e social ele trouxe. Posteriormente, uma análise de cluster e discriminante foram feitas com o intuito de agrupar e classificar os impactos do investimento direto estrangeiro utilizando a poupança líquida ajustada, que é um indicador de sustentabilidade promovido pelo Banco Mundial. Essa construção foi possível através das técnicas de análise multivariada de dados que permitiram a relação de variáveis de diferentes categorias e se mostrou adequada para pesquisas de carácter exploratório. As evidências provenientes da discussão desse trabalho contribuem com a recente literatura que busca por estudos que relacionem o investimento direto estrangeiro e o desenvolvimento que eles promovem, melhorando assim a tomada de decisão na captura desses recursos. O trabalho contribui em verificar a possível falta de políticas públicas que integrem as dimensões de desenvolvimento sustentável. Também são apresentadas algumas variáveis que podem auxiliar na busca pelo desenvolvimento sustentável. / The present work aims to highlight the need to correlate how foreign direct investment can, and should, promote sustainable development in the country that hosts it. Foreign direct investment is able to promote a number of competitive advantages when applied consistently such as gains in technology, job creation, training of manpower and other benefits that go beyond the economic level. However, a measurement is necessary so that the promotion of development generated can be satisfactory and thus fulfill the purpose of everyone involved with this financial, environmental and social capital which was invested, so environmental degradation, emissions, incentives offered and social impacts are no greater than the benefits for the nation. By using a reference framework on foreign direct investment and sustainable development, this work aims to formulate hypotheses so this investment can be measured and be considered sustainable. In order to do this, a construction from secondary data to verify the latency of the constructs of sustainability will be made enabling to relate them to foreign direct investment in every sector nationwide. With these correlations will be possible to verify how the investment has impacted not only in the national economy but which environmental and social impact it has brought. Later, a cluster analysis and discriminant will be carried out enabling to group and classify the impacts of foreign direct investment using the adjusted net saving, which is an indicator of sustainability promoted by the World Bank. This construction will be possible through techniques of multivariate data analysis, allowing the relationship of variables of different categories, which is adequate for an exploratory research. The evidences arising from the discussion of this study contribute to the recent literature that searches for studies that relate foreign direct investment and development they promote, thereby improving decision making in the capture of these resources. The study aims to verify the possible lack of public policies that promote sustainable development dimensions. Some variables are also presented which may also contribute to the search for sustainable development.

Em muitos trabalhos científicos, é comum encontrar os dados estruturados de forma hierarquica, ou seja, os indivíduos em estudo estão agrupados em unidades de nível mais baixo, que por sua vez pertencem a unidades de um nível mais alto e assim sucessivamente. Na análise desse tipo de dados é importante levar em conta a estrutura hierarquica uma vez que, não faze-la, pode implicar na superestimação dos coecientes do modelo em estudo. Assim, para facilitar a análise de dados seguindo uma estrutura hierarquica, foram desenvolvidos os modelos multiníveis. Tais modelos levam em conta toda a variabilidade existente para os dados num mesmo nível como nos diferentes níveis da hierarquia. No caso da análise de dados de medidas repetidas no tempo, uma estrutura hierarquica em dois níveis pode ser considerada, organizando as ocasiões de medidas, no primeiro nível, para cada indivíduo no segundo nível. Neste trabalho, é feita uma abordagem dos modelos multiníveis para vários níveis da hierarquia bem como os métodos de estimação e teste dos parâmetros envolvidos no modelo. Como aplicação, foram analisados dados provenientes do Programa de Atenção ao Idoso (PAI), desenvolvido no ambulatório municipal Dr. Plinio do Prado Coutinho em Alfenas, M.G., em que foram observadas as variáveis Indice de Massa Corporea (imc) e Pressão Arterial dos idosos durante 22 meses. Também, foram analisados dados referentes ao teor de proteína no leite de 79 vacas australianas, coletados durante 19 semanas após o parto e submetidas a três dietas (Diggle et al., 1994). Para os dados do "PAI", foi possível verificar que as diferentes medidas de pressão arterial estão relacionadas positivamente com o imcao longo do tempo, independente de sexo, idade e estado civil. Já nos dados relativos ao teor de proteína no leite, notou-se uma redução do teor de proteína no leite ao longo do tempo, independente dos tratamentos aplicados. Foram utilizados os softwares MLwiN e SAS para a realização das análises. / It is common to and data structured in a hierarchical form in several scientific works, that is, the studied subjects are nested in the lowest level unites, that belong to the highest level unites, and so on. To analyze these sort of data it is important to take in account the hierarchical structure once, if does not do it, the coeficients can be overestimated in the studied model. Then, in order to become easier the data analysis according to the hierarchical structure, multilevel models were developed. Such models take into account all the existing variability for the data at the same level as well as in diferent levels of the hierarchy. In the case of repeated measure data, a two levels hierarchical structure can be considered, organizing the occasions at the first level for each subject at the second level. In this work, na approach of the multilevel models for several levels are made as well as the estimation methods and the tests for the involved parameters in the model. As an application, data from the Elderly Care Program (ECP), developed at outpatient clinic Dr. Plinio do Prado Coutinho at Alfenas, M.G., where the Body Mass Index and the Bloody Pressure were observed from elderly people for 22 months. Also, it was analyzed the milk protein content of 79 australian cows during 19 weeks after calving and subject to three diets (Diggle et al., 1994). For the data of the ECP it was possible to observe that the bloody pressure are positively related to the occasions, independently of sex, race and marital status. For the data form the milk protein content, a reduce in the content in the occasions even after the diets are included. MLwiN and SAS softwares were used to run the analysis.

Abstract This thesis explores the use of assistive in-situ technologies for formal caregivers in nursing homes. More specifically, focus is placed on improving context awareness and medication management. Although these topics have previously been researched for elderly care in general, few solutions targeting nursing homes have been generated. As the aging population further increases the burden on this care environment, it is important that solutions are found to help maintain care quality. The main findings in this thesis emphasise how technology can assist formal caregivers and facilitate increased patient wellbeing. The articles presented in this thesis describe our creation of a context-aware sensor system (named CARE) and a non-expert miniaturised near-infrared spectroscopy (MNIRS) solution. Both systems were designed iteratively with the help of nurses and were evaluated in a nursing home. CARE quantifies elderly residents’ behaviour, analyses the resulting data and produces valuable and actionable insights for nurses. Results from a two-month-long user study demonstrate that the system can facilitate increased awareness of patients’ needs and enhance care service. The custom MNIRS solution allows nurses to scan pharmaceuticals and obtain accurate identifications. This method significantly outperforms currently available tools in nursing homes and represents a promising solution that can reduce medication mismanagement. In the discussion section of the thesis, we revisit the research questions defined in the introduction and examine how each were answered. In addition, we discuss the augmentation of nursing home technology and various stakeholders’ perspectives. We then highlight how the work covered in this thesis was conducted in collaboration with industry and offer some conclusions, limitations and reflections. / Tiivistelmä Tämä väitöstyö tutkii paikkasidonnaisten teknologioiden käyttöä hoitajien työn helpottamiseksi vanhusten palvelukodeissa. Työn keskiössä on erityisesti kontekstitietoisuuden lisääminen ja lääkehoidon valvonta. Näitä aiheita on tutkittu laajalti aiemminkin, mutta aitoihin ympäristöihin keskittyviä ratkaisuja on vielä vain vähän. Väestön ikääntyminen aiheuttaa haasteita vanhustenhoidossa, ja siksi on tärkeää kehittää ratkaisuja hoidon laadun ylläpitoa varten. Väitöstyön löydökset painottavat teknologian roolia hoitajien avustajana sekä hoidettavien hyvinvoinnin ylläpitäjänä. Työn artikkelit kuvailevat kontekstitietoisen järjestelmän (CARE) koko kehitys- ja elinkaaren sekä lähi-infrapunaspektroskopiaan perustuvan ratkaisun lääkehoidon prosessien parantamiseksi. Molemmat järjestelmät kehitettiin iteratiivisesti hoitajien avulla ja koestettiin aidossa ympäristössä vanhainkodissa. CARE analysoi asiakkaiden liikkeitä ja toimintoja sekä visualisoi niistä korkeamman tason tietoa hoitajille. Kahden kuukauden kenttäkokeen tuloksena voidaan todeta, että järjestelmät yhdessä voivat auttaa hoitajia ymmärtämään asiakkaiden tarpeita sekä parantamaan hoidon laatua. Lähi-infrapunaspektroskopiaan perustuvalla kannettavalla ratkaisulla puolestaan hoitajat voivat varmistaa lääkehoidon oikeellisuuden. Tämä menetelmä on tarkempi ja parempi kuin tämänhetkiset käytössä olevat ratkaisut lääkkeiden oikeaksi toteamiseen. Väitöstyön keskusteluosuus palaa tutkimuskysymyksiin ja selventää, kuinka tehty työ ja saavutetut tulokset vastaavat niihin. Lisäksi keskustelu antaa yleiskuvan eri osapuolien näkemyksistä kehitetyn ratkaisun hyödyistä ja sen soveltuvuudesta käytännön työhön. Lopuksi väitöstyö luo katsauksen yhteistyön rooliin eri osa-alueiden toteuttamisessa ja esittää kriittisen näkökulman työn puutteisiin sekä yhteenvedon.