Route planning in wireless sensor networks for data gathering purposes

Dissertação de Mestrado, Engenharia Informática, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Algoritmos construtivos para treino de redes neuronais b-spline

Dissertação de mest. em Engenharia de Sistemas e Computação - Área de Sistemas de Controlo, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ.do Algarve, 2001

Aplicação de algoritmos genéticos na optimização de secções de vigas de betão armado

A generalidade dos problemas de ordem prática no domínio do dimensionamento das estruturas incluem variáveis discretas. Os métodos matemáticos tradicionais apresentam dificuldades na procura dos óptimos globais em problemas não lineares discretos. Os algoritmos genéticos constituem uma heurística eficaz na optimização de sistemas estruturais que envolvem variáveis discretas e contínuas. No presente trabalho, descreve-se uma metodologia que visa a optimização da forma geométrica da secção, do dimensionamento e colocação das armaduras em vigas de betão armado, com recurso a algoritmos genéticos. Apresenta-se um exemplo de aplicação da metodologia proposta.

Paralelização automática de algoritmos matriciais

Tese de dout., Engenharia Electrónica e Computação, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2003

Algoritmos evolutivos multiobjectivo para afectação de recursos e sua aplicação à geração de horários em universidades

Esta dissertação tem por objectivo aplicar algoritmos evolutivos multiobjectivo a problemas de afectação de recursos, particulamente a problemas de geração de horários de exames e problemas de geração de horários de aulas em Universidades. Estes problemas são normalmente caracterizados pela existência de múltiplos objectivos conflituosos. Neste sentido, uma formalização multiobjectivo para estes problemas é apresentada, com base no conceito de metas e prioridades. Vários aspectos dos algoritmos evolutivos são propostos e analisados para esta classe de problemas, nomeadamente, métodos de selecção e tipo e parâmetros de operadores de mutação. A escolha da representação e dos operadores utilizados é feita tendo em conta a necessidade de não privilegiar demasiadamente certos objectivos em relação a outros ao nível dos mecanismos de exploração. São apresentados estudos comparativos entre os algoritmos propostos por meio de métodos de inferência estatística em problemas reais na Universidade do Algarve. O conceito de função de aproveitamento é utilizado para avaliação de algoritmos evolutivos multiobjectivo. Finalmente, a análise da evolução do custo das soluções encontradas ao longo do tempo de execução através de funções de aproveitamento é apresentada.

The relationship between rapid automatized naming and reading performance: a meta-analysis

O estudo científico dos correlatos cognitivos da aquisição e desenvolvimento da competência de leitura é um assunto de grande relevância quer teórica quer prática, no sentido em que pode ajudar a compreender os processos cognitivos básicos envolvidos na leitura e, em última instância, a delinear os seus preditores e a predizer dificuldades na sua aquisição. A par da consciência fonológica – capacidade para perceber e manipular as unidades de som –, um dos construtos que frequentemente tem sido associado ao desenvolvimento da competência de leitura é a velocidade de nomeação de estímulos visuais (também conhecida como nomeação rápida automatizada ou velocidade de acesso ao léxico). Tradicionalmente, esta capacidade tem sido avaliada recorrendo ao paradigma clássico das provas de nomeação rápida automatizada (RAN) desenvolvidas por Denckla e Rudel (1976), nas quais é pedido ao sujeito que nomeie o mais rapidamente possível um conjunto de estímulos familiares apresentados serialmente. Nas últimas décadas, inúmeros estudos vieram demonstrar que a nomeação rápida é um importante preditor da competência de leitura, sobretudo da fluência da leitura, e um défice central em perturbações de leitura como a dislexia. O desempenho numa tarefa de nomeação rápida apela à sincronização e integração de vários processos, incluindo: (a) atenção ao estímulo, (b) integração da informação visual com representações visuais ou ortográficas arquivadas em memória, (c) recuperação de uma etiqueta verbal, e a (d) ativação da representação articulatória (Wolf & Bowers, 1999). Uma vez que a leitura e a nomeação rápida envolvem processos cognitivos semelhantes, não parece surpreendente que ambas as competências estejam associadas. No entanto, os estudos têm variado consideravelmente no que respeita à magnitude da associação entre a nomeação rápida e a leitura, encontrando-se resultados nulos ou negligenciáveis do valor preditivo da nomeação rápida na explicação da variância do desempenho de leitura. Vários fatores podem contribuir para as discrepâncias observadas na literatura, entre os quais as medidas utilizadas para avaliar o desempenho de nomeação rápida (por exemplo, medidas que utilizam estímulos ortográficos ou não-ortográficos) e de leitura (por exemplo, medidas de fluência ou de acuidade). A importância da natureza das medidas quer de nomeação rápida quer de leitura tem sido reconhecida por vários autores (para uma revisão, ver Norton & Wolf, 2011). Paralelamente, as amostras estudadas, que têm variado quanto à idade/escolaridade dos participantes e à sua competência de leitura (leitores normais ou fracos leitores ou leitores disléxicos), poderão estar a contribuir para a heterogeneidade dos resultados publicados. A literatura recente tem salientado a relevância destes fatores na aquisição e desenvolvimento da leitura, embora a direccionalidade do seu efeito seja ainda pouco clara. Por exemplo, a transição de um procedimento de leitura baseado em estratégias de descodificação fonológica para uma leitura automática, à medida que o sujeito se torna um leitor fluente, parece ser acompanhada por uma mudança no peso relativo das capacidades cognitivas subjacentes à leitura (ex., Reis, Faísca, Castro, & Petersson, in press). Outro fator importante que tem dificultado a interpretação dos dados publicados sobre os construtos envolvidos na leitura, e em particular sobre a nomeação rápida, relaciona-se com a consistência ortográfica do sistema de escrita nos quais os estudos são conduzidos. Estudos trans-linguísticos sugerem que a consistência ortográfica influencia a facilidade com que se aprende a ler nas escritas alfabéticas, bem como o tipo de processamento de leitura predominantemente adotado pelos leitores (Seymour, Aro, & Erskine, 2003). No seio deste enquadramento, nesta tese procurámos clarificar as divergências encontradas na literatura relativamente à relação entre a nomeação rápida e o desempenho de leitura. Através de um estudo de meta-análise 1 é nosso objetivo realizar uma síntese objetiva do estado da arte sobre a relação entre a nomeação rápida e a leitura, e avaliar a influência de potenciais fatores moderadores da magnitude desta relação, nomeadamente: (a) a natureza da tarefa de nomeação (tipo de estímulo nomeado, número total de itens, e número de itens diferentes); (b) a natureza da tarefa de leitura (subcomponente de leitura, e medida de resposta usada para avaliar o desempenho); (c) características da amostra (escolaridade e nível de leitura); e (d) ortografia (sistema de escrita, e consistência ortográfica). Para tal, foi realizada uma procura de artigos científicos nas bases de dados PubMed, PsycINFO, e Web of Knowledge, tendo sido incluídas na meta-análise um total de 154 experiências independentes, compreendendo 21,706 participantes. Os resultados indicam uma relação moderada-a-forte entre a nomeação rápida e o desempenho de leitura (r =.44, I2 = 71.19). Nas análises seguintes procurou-se avaliar o contributo de potenciais variáveis moderadoras que possam explicar a heterogeneidade observada entre os tamanhos dos efeitos. Verificou-se que a nomeação rápida se associa significativamente e em magnitude semelhante com todas as medidas de leitura, i.e., quer estas apelem preferencialmente a um processamento de descodificação fonológica ou de reconhecimento de padrões ortográficos da palavra. Os resultados sugerem ainda que a magnitude das correlações é inflacionada nos estudos em que o desempenho de leitura é baseado na velocidade/fluência de leitura, em particular nos níveis de escolaridade mais avançados, e que utilizam tarefas de nomeação com estímulos alfanuméricos ao invés de estímulos não-alfanuméricos. Adicionalmente, verificou-se que a força da associação entre a nomeação rápida e a acuidade de leitura varia de forma não linear durante a evolução da leitura, sendo que a correlação é maior nos leitores escolarizados mais novos e decresce à medida que a escolaridade aumenta. O papel atribuível à proficiência dos leitores, i.e., fracos leitores/leitores disléxicos ou leitores normais, foi menos claro; no entanto, houve uma tendência para a relação ser mais forte nas amostras de fracos leitores/leitores disléxicos. Os resultados das comparações trans-linguísticas, por sua vez, sugerem que a nomeação rápida tem um papel importante para o desempenho da leitura independentemente das características da ortografia, ainda que as correlações tenham sido maiores nas ortografias opacas, e em particular nas línguas não-alfabéticas. Em suma, a presente meta-análise fornece resultados convincentes de que o desempenho em tarefas de nomeação rápida refletirá processos cognitivos subjacentes que são também relevantes para a aquisição/desenvolvimento da leitura. Consequentemente, pode dizer-se que estas medidas serão um preditor útil da competência de leitura. Os resultados são também discutidos no contexto das teorias atuais que procuram explicar através de que processos cognitivos se associam a nomeação rápida e a leitura, com ênfase nas hipóteses fonológica versus ortográfica. 1 Uma meta-análise permite a integração quantitativa de resultados de diversos estudos, recorrendo para isso à noção de magnitude do efeito.

Design of neuro-fuzzy models by evolutionary and gradient-based algorithms

All systems found in nature exhibit, with different degrees, a nonlinear behavior. To emulate this behavior, classical systems identification techniques use, typically, linear models, for mathematical simplicity. Models inspired by biological principles (artificial neural networks) and linguistically motivated (fuzzy systems), due to their universal approximation property, are becoming alternatives to classical mathematical models. In systems identification, the design of this type of models is an iterative process, requiring, among other steps, the need to identify the model structure, as well as the estimation of the model parameters. This thesis addresses the applicability of gradient-basis algorithms for the parameter estimation phase, and the use of evolutionary algorithms for model structure selection, for the design of neuro-fuzzy systems, i.e., models that offer the transparency property found in fuzzy systems, but use, for their design, algorithms introduced in the context of neural networks. A new methodology, based on the minimization of the integral of the error, and exploiting the parameter separability property typically found in neuro-fuzzy systems, is proposed for parameter estimation. A recent evolutionary technique (bacterial algorithms), based on the natural phenomenon of microbial evolution, is combined with genetic programming, and the resulting algorithm, bacterial programming, advocated for structure determination. Different versions of this evolutionary technique are combined with gradient-based algorithms, solving problems found in fuzzy and neuro-fuzzy design, namely incorporation of a-priori knowledge, gradient algorithms initialization and model complexity reduction.