GA topology optimization using random keys for tree encoding of structures

Topology optimization consists in finding the spatial distribution of a given total volume of material for the resulting structure to have some optimal property, for instance, maximization of structural stiffness or maximization of the fundamental eigenfrequency. In this paper a Genetic Algorithm (GA) employing a representation method based on trees is developed to generate initial feasible individuals that remain feasible upon crossover and mutation and as such do not require any repairing operator to ensure feasibility. Several application examples are studied involving the topology optimization of structures where the objective functions is the maximization of the stiffness and the maximization of the first and the second eigenfrequencies of a plate, all cases having a prescribed material volume constraint.

Construção de um biossensor para o doseamento de ureia baseado na inibição enzimática da amidase de pseudomonas aeruginosa com recurso a um eléctrodo selectivo de iões amónio

Era objectivo do presente trabalho o desenvolvimento de um biossensor baseado na inibição da amidase de Pseudomonas aeruginosa para a quantificação de ureia em diversas amostras com recurso a um eléctrodo selectivo de iões amónio (ISE). A ureia é um poderoso inibidor do centro activo da amidase (Acilamida hidrolase EC 3.5.1.4) de Pseudomonas aeruginosa a qual catalisa a hidrólise de amidas alifáticas produzindo o ácido correspondente e amónia. O extracto celular de Pseudomonas aeruginosa L10 contendo actividade de amidase foi imobilizado em membranas de poliétersulfona modificadas (PES) e em membranas de nylon Porablot NY Plus na presença de gelatina e de glutaraldeído (GA) como agente bifuncional. Estas membranas foram posteriormente utilizadas na construção do biossensor baseado no ISE, utilizando acetamida como substrato, a reacção enzimática foi seguida medindo os iões amónio produzidos pela hidrólise da amida alifática, e a resposta do biossensor apresentada como a velocidade inicial da reacção (mV.min-1). A optimização dos parâmetros de imobilização foi efectuada de acordo com a metodologia ANOVA. Assim, a mistura de 30μL extracto celular, 2μL GA (5%) e 10 μL Gelatina 15% (p/v) foi a que conduziu a uma melhor resposta do biossensor. Efectuou-se ainda o estudo de optimização de alguns parâmetros experimentais pH e tempo de incubação em ureia, este conduziu ao valor pH=7,2 como pH óptimo de resposta do biossensor e 20 min como tempo óptimo de incubação das membranas nas soluções de ureia, sendo neste caso a resposta do biossensor dada pela diferença das respostas do biossensor antes e após incubação. A calibração do biossensor foi efectuada em soluções contendo concentrações conhecidas de ureia preparadas em tampão Tris, leite e vinho caseiro, exibindo um limite de detecção de 2,0 ×10-6 M de ureia. A incubação das membranas em hidroxilamina 2M por um período de 2h permitiu a recuperação de 70% da actividade enzimática da membrana. O biossensor apresentou uma elevada estabilidade de armazenamento por um período de 55 dias revelando uma perda de apenas 15% da sua resposta. O biossensor desenvolvido apresenta uma sensibilidade de 58,245 mV.min-1 e um tempo de resposta de aproximadamente 20s. A resposta do biossensor foi linear para concentrações de ureia presentes no vinho na gama de 4-10 μM de ureia.

Increasing source to image distance for AP pelvis imaging: impact on radiation dose and image quality

Aim - A quantative primary study to determine whether increasing source to image distance (SID), with and without the use of automatic exposure control (AEC) for antero-posterior (AP) pelvis imaging, reduces dose whilst still producing an image of diagnostic quality. Methods - Using a computed radiography (CR) system, an anthropomorphic pelvic phantom was positioned for an AP examination using the table bucky. SID was initially set at 110 cm, with tube potential set at a constant 75 kVp, with two outer chambers selected and a fine focal spot of 0.6 mm. SID was then varied from 90 cm to 140 cm with two exposures made at each 5 cm interval, one using the AEC and another with a constant 16 mAs derived from the initial exposure. Effective dose (E) and entrance surface dose (ESD) were calculated for each acquisition. Seven experienced observers blindly graded image quality using a 5-point Likert scale and 2 Alternative Forced Choice software. Signal-to-Noise Ratio (SNR) was calculated for comparison. For each acquisition, femoral head diameter was also measured for magnification indication. Results - Results demonstrated that when increasing SID from 110 cm to 140 cm, both E and ESD reduced by 3.7% and 17.3% respectively when using AEC and 50.13% and 41.79% respectively, when the constant mAs was used. No significant statistical (T-test) difference (p = 0.967) between image quality was detected when increasing SID, with an intra-observer correlation of 0.77 (95% confidence level). SNR reduced slightly for both AEC (38%) and no AEC (36%) with increasing SID. Conclusion - For CR, increasing SID significantly reduces both E and ESD for AP pelvis imaging without adversely affecting image quality.

Alterações na grelha de Amsler na presença de catarata adquirida

Objectivos - Identificar a existência de alterações na Grelha de Amsler (GA) em indivíduos com catarata, comparados com um grupo de controlo sem catarata. Investigar a utilidade do teste da GA na complementação de informação relativamente a opacidades dos meios transparentes. Metodologia - Amostra de 171 indivíduos: 82 portadores de catarata bilateral (Grupo 1), e 89 sem catarata para o grupo de controlo (Grupo 2). Avaliou-se a acuidade visual (AV) monocular para longe e binocular para perto, GA, reflexos pupilares, teste de reflexo vermelho e oftalmoscopia. Definiu-se como variável dependente a catarata e como variáveis independentes, as restantes variáveis referidas anteriormente. Estudo de caso controlo, descritivo e correlacional. Resultados - Idade média 72,16 ± 6,50 anos, com 46,8% do género masculino e 53,2% do género feminino. Utilizam correcção óptica, 84,15% no Grupo 1 e 85,39% no Grupo 2. A média de AV para longe foi superior no Grupo 2 (Grupo 1 foi de 0,50 ±0,25 e no Grupo 2 foi de 0,63 ±0,29. Relativamente ao fundo ocular (FO) no Grupo 1 foram detectados 20,73% de casos alterados, 13,41% normais e 65,85% dos casos foi impossível realizar o exame. No Grupo 2 os valores foram de 28,09%, 38,20% e 33,71% respectivamente. Na GA verificaram-se 45,12% (37) de casos alterados no Grupo 1 e 23,60% (21) alterados no Grupo 2. Destes 21 indivíduos, 61,90% (13) apresentavam alteração na grelha de Amsler e do FO, enquanto que, no Grupo 1, esta condição verificou-se em 13,51% (5). Discussão / Conclusão - No estudo realizado não foi possível verificar uma relação entre as variáveis em estudo mas sim uma associação entre os grupos de estudo. Sendo assim, afirma-se que existe uma associação entre alterações da Grelha de Amsler em indivíduos com suspeita de catarata. Observou-se nos resultados efectuados uma percentagem considerável de pacientes com suspeita de cataratas com alteração na Grelha de Amsler. De modo a ter resultados mais fidedignos, relacionou-se os resultados do teste de Grelha de Amsler com os da fundoscopia, onde foi demonstrado que existia alterações na Grelha de Amsler em indivíduos com suspeita de cataratas que apresentavam normalidade na fundoscopia. Uma das possíveis razões por não se encontrar relação entre as variáveis estudadas, pode ter sido devido à elevada percentagem de indivíduos onde foi impossível realizar o teste de fundoscopia, impedindo de verificar se o fundo ocular apresentava normalidade ou não nos grupos de estudo. Outra limitação do estudo, foi o facto do estudo ter sido realizado no âmbito de rastreio visual, sendo impossível o diagnóstico da suspeita de catarata observada no rastreio. Tendo em conta os resultados obtidos, não se pode concluir que nesta amostra a suspeita de catarata leva a alterações na grelha de Amsler, contudo esta pode ter influência na presença de catarata, quando não existe alterações maculares. Este teste pode ser bastante eficiente na medida de rastreios visuais, em cuidados de saúde primários ou escassez de recursos, levando a uma indicação de alterações que podem estar presentes.

Automatic tunning of Okumura-Hata model on railway communications

This paper presents the Genetic Algorithms (GA) as an efficient solution for the Okumura-Hata prediction model tuning on railways communications. A method for modelling the propagation model tuning parameters was presented. The algorithm tuning and validation were based on real networks measurements carried out on four different propagation scenarios and several performance indicators were used. It was shown that the proposed GA is able to produce significant improvements over the original model. The algorithm developed is currently been used on real GSM-R network planning process for an enhanced resources usage.

Logarithmically proportional objective function for planar surfaces recognition in 3D point cloud

3D laser scanning is becoming a standard technology to generate building models of a facility's as-is condition. Since most constructions are constructed upon planar surfaces, recognition of them paves the way for automation of generating building models. This paper introduces a new logarithmically proportional objective function that can be used in both heuristic and metaheuristic (MH) algorithms to discover planar surfaces in a point cloud without exploiting any prior knowledge about those surfaces. It can also adopt itself to the structural density of a scanned construction. In this paper, a metaheuristic method, genetic algorithm (GA), is used to test this introduced objective function on a synthetic point cloud. The results obtained show the proposed method is capable to find all plane configurations of planar surfaces (with a wide variety of sizes) in the point cloud with a minor distance to the actual configurations. © 2014 IEEE.

A resource for signs and Feynman diagrams of the standart model

When performing a full calculation within the standard model (SM) or its extensions, it is crucial that one utilizes a consistent set of signs for the gauge couplings and gauge fields. Unfortunately, the literature is plagued with differing signs and notations. We present all SM Feynman rules, including ghosts, in a convention-independent notation, and we table the conventions in close to 40 books and reviews.

Charged higgs bosons in single top production at the LHC

We show that a light charged Higgs boson signal via tau(+/-)nu decay can be established at the Large Hadron Collider (LHC) also in the case of single top production. This process complements searches for the same signal in the case of charged Higgs bosons emerging from t (t) over bar production. The models accessible include the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) as well a variety of 2-Higgs Doublet Models (2HDMs). High energies and luminosities are however required, thereby restricting interest on this mode to the case of the LHC running at 14TeV with design configuration.

Could the LHC two-proton signal correspond to the heavier scalar in two-higgs-doublet models?

LHC has reported tantalizing hints for a Higgs boson of mass 125 GeV decaying into two photons. We focus on two-Higgs-doublet Models, and study the interesting possibility that the heavier scalar H has been seen, with the lightest scalar h having thus far escaped detection. Nonobservation of h at LEP severely constrains the parameter-space of two-Higgs-doublet models. We analyze cases where the decay H -> hh is kinematically allowed, and cases where it is not, in the context of type I, type II, lepton-specific, and flipped models.

Metop-A generator for single top production via FCNC interactions

We present a generator for single top-quark production via flavour-changing neutral currents. The MEtop event generator allows for Next-to-Leading-Order direct top production pp -> t and Leading-Order production of several other single top processes. A few packages with definite sets of dimension six operators are available. We discuss how to improve the bounds on the effective operators and how well new physics can be probed with each set of independent dimension six operators.

Properties of patchy colloidal particles close to a surface: a Monte Carlo and density functional study

We investigate the behavior of a patchy particle model close to a hard-wall via Monte Carlo simulation and density functional theory (DFT). Two DFT approaches, based on the homogeneous and inhomogeneous versions of Wertheim's first order perturbation theory for the association free energy are used. We evaluate, by simulation and theory, the equilibrium bulk phase diagram of the fluid and analyze the surface properties for two isochores, one of which is close to the liquid side of the gas-liquid coexistence curve. We find that the density profile near the wall crosses over from a typical high-temperature adsorption profile to a low-temperature desorption one, for the isochore close to coexistence. We relate this behavior to the properties of the bulk network liquid and find that the theoretical descriptions are reasonably accurate in this regime. At very low temperatures, however, an almost fully bonded network is formed, and the simulations reveal a second adsorption regime which is not captured by DFT. We trace this failure to the neglect of orientational correlations of the particles, which are found to exhibit surface induced orientational order in this regime.

Theory and phenomenology of two-higgs-doublet models

We discuss theoretical and phenomenological aspects of two-Higgs-doublet extensions of the Standard Model. In general, these extensions have scalar mediated flavour changing neutral currents which are strongly constrained by experiment. Various strategies are discussed to control these flavour changing scalar currents and their phenomenological consequences are analysed. In particular, scenarios with natural flavour conservation are investigated, including the so-called type I and type II models as well as lepton-specific and inert models. Type III models are then discussed, where scalar flavour changing neutral currents are present at tree level, but are suppressed by either a specific ansatz for the Yukawa couplings or by the introduction of family symmetries leading to a natural suppression mechanism. We also consider the phenomenology of charged scalars in these models. Next we turn to the role of symmetries in the scalar sector. We discuss the six symmetry-constrained scalar potentials and their extension into the fermion sector. The vacuum structure of the scalar potential is analysed, including a study of the vacuum stability conditions on the potential and the renormalization-group improvement of these conditions is also presented. The stability of the tree level minimum of the scalar potential in connection with electric charge conservation and its behaviour under CP is analysed. The question of CP violation is addressed in detail, including the cases of explicit CP violation and spontaneous CP violation. We present a detailed study of weak basis invariants which are odd under CP. These invariants allow for the possibility of studying the CP properties of any two-Higgs-doublet model in an arbitrary Higgs basis. A careful study of spontaneous CP violation is presented, including an analysis of the conditions which have to be satisfied in order for a vacuum to violate CP. We present minimal models of CP violation where the vacuum phase is sufficient to generate a complex CKM matrix, which is at present a requirement for any realistic model of spontaneous CP violation.

Influência da experiência profissional e da função visual do operador no processamento semiautomático da cintigrafia de perfusão do miocárdio: variabilidade intra e interoperador na determinação dos parâmetros quantitativos

Introdução – A cintigrafia de perfusão do miocárdio (CPM) desempenha um importante papel no diagnóstico, avaliação e seguimento de pacientes com doença arterial coronária, sendo o seu processamento realizado maioritariamente de forma semiautomática. Uma vez que o desempenho dos técnicos de medicina nuclear (TMN) pode ser afetado por fatores individuais e ambientais, diferentes profissionais que processem os mesmos dados poderão obter diferentes estimativas dos parâmetros quantitativos (PQ). Objetivo – Avaliar a influência da experiência profissional e da função visual no processamento semiautomático da CPM. Analisar a variabilidade intra e interoperador na determinação dos PQ funcionais e de perfusão. Metodologia – Selecionou-se uma amostra de 20 TMN divididos em dois grupos, de acordo com a sua experiência no software Quantitative Gated SPECTTM: Grupo A (GA) – TMN ≥600h de experiência e Grupo B (GB) – TMN sem experiência. Submeteram-se os TMN a uma avaliação ortóptica e ao processamento de 21 CPM, cinco vezes, não consecutivas. Considerou-se uma visão alterada quando pelo menos um parâmetro da função visual se encontrava anormal. Para avaliar a repetibilidade e a reprodutibilidade recorreu-se à determinação dos coeficientes de variação, %. Na comparação dos PQ entre operadores, e para a análise do desempenho entre o GA e GB, aplicou-se o Teste de Friedman e de Wilcoxon, respetivamente, considerando o processamento das mesmas CPM. Para a comparação de TMN com visão normal e alterada na determinação dos PQ utilizou-se o Teste Mann-Whitney e para avaliar a influência da visão para cada PQ recorreu-se ao coeficiente de associação ETA. Diferenças estatisticamente significativas foram assumidas ao nível de significância de 5%. Resultados e Discussão – Verificou-se uma reduzida variabilidade intra (<6,59%) e inter (<5,07%) operador. O GB demonstrou ser o mais discrepante na determinação dos PQ, sendo a parede septal (PS) o único PQ que apresentou diferenças estatisticamente significativas (zw=-2,051, p=0,040), em detrimento do GA. No que se refere à influência da função visual foram detetadas diferenças estatisticamente significativas apenas na fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) (U=11,5, p=0,012) entre TMN com visão normal e alterada, contribuindo a visão em 33,99% para a sua variação. Denotaram-se mais diferenças nos PQ obtidos em TMN que apresentam uma maior incidência de sintomatologia ocular e uma visão binocular diminuída. A FEVE demonstrou ser o parâmetro mais consistente entre operadores (1,86%). Conclusão – A CPM apresenta-se como uma técnica repetível e reprodutível, independente do operador. Verificou-se influência da experiência profissional e da função visual no processamento semiautomático da CPM, nos PQ PS e FEVE, respetivamente.