Self-optimization module for scheduling using case-based reasoning

Metaheuristics performance is highly dependent of the respective parameters which need to be tuned. Parameter tuning may allow a larger flexibility and robustness but requires a careful initialization. The process of defining which parameters setting should be used is not obvious. The values for parameters depend mainly on the problem, the instance to be solved, the search time available to spend in solving the problem, and the required quality of solution. This paper presents a learning module proposal for an autonomous parameterization of Metaheuristics, integrated on a Multi-Agent System for the resolution of Dynamic Scheduling problems. The proposed learning module is inspired on Autonomic Computing Self-Optimization concept, defining that systems must continuously and proactively improve their performance. For the learning implementation it is used Case-based Reasoning, which uses previous similar data to solve new cases. In the use of Case-based Reasoning it is assumed that similar cases have similar solutions. After a literature review on topics used, both AutoDynAgents system and Self-Optimization module are described. Finally, a computational study is presented where the proposed module is evaluated, obtained results are compared with previous ones, some conclusions are reached, and some future work is referred. It is expected that this proposal can be a great contribution for the self-parameterization of Metaheuristics and for the resolution of scheduling problems on dynamic environments.

Market impact of international sporting and cultural events

We study market reaction to the announcements of the selected country hosting the Summer and Winter Olympic Games, the World Football Cup, the European Football Cup and World and Specialized Exhibitions. We generalize previous results analyzing a large number and different types of mega-events, evaluate the effects for winning and losing countries, investigate the determinants of the observed market reaction and control for the ex ante probability of a country being a successful bidder. Average abnormal returns measured at the announcement date and around the event are not significantly different from zero. Further, we find no evidence supporting that industries, that a priori were more likely to extract direct benefits from the event, observe positive significant effects. Yet, when we control for anticipation, the stock price reactions around the announcements are significant.

Avaliação do impacto da marcha com canadianas no dispêndio energético: análise comparativa entre jovens e idosos

Introdução: As canadianas são utilizadas em múltiplos quadros clínicos em que existe compromisso da marcha. No entanto, é fulcral considerar as diferentes exigências metabólicas associadas a cada auxiliar e tipo de marcha. Objetivo: Avaliar o dispêndio energético (DE) na marcha normal (MN), com uma canadiana e com duas canadianas a 3 pontos e a 3 pontos modificada em jovens e idosos. Metodologia: Estudo analítico transversal, composto por 21 indivíduos. As variáveis analisadas foram o volume de oxigénio inspirado (VO2), volume de dióxido de carbono expirado (VCO2) e quociente respiratório (QR), obtidas através do sistema portátil (Cosmed K4b2, Cosmed, Roma, Itália). Resultados: Os participantes tinham idades entre 18 e 75 anos (11 jovens e 10 idosos). Os idosos apresentaram valores significativamente mais elevados que os jovens no DE na marcha com uma canadiana a 3 pontos (p=0,009) e com duas canadianas a 3 pontos (p=0,008), enquanto nas restantes marchas não houve diferenças estatisticamente significativas (p>0,05). A MN e a marcha com duas canadianas a 3 pontos foram os tipos de marcha com maior DE nos jovens, e nos idosos. Nos jovens, a MN apresentou 19% a 45% maior DE do que as restantes marchas, enquanto nos idosos verificou-se que todas as marchas (à exceção de uma canadiana a 3 pontos modificada) apresentaram um maior DE (entre 7 e 16%) comparativamente à MN. Conclusão: Os idosos apresentaram valores significativamente mais elevados de DE que os jovens nas marchas uma e duas canadianas a 3 pontos. Na MN e na marcha uma canadiana a 3 pontos modificada existe uma tendência para os jovens apresentarem valores de DE superior aos idosos. A medição do DE fornece uma indicação precisa da eficiência da marcha, sendo útil como suporte para a decisão clínica e para uma adequada reabilitação.

Stochastic short-term maintenance scheduling of GENCOs in an oligopolistic electricity market

In the proposed model, the independent system operator (ISO) provides the opportunity for maintenance outage rescheduling of generating units before each short-term (ST) time interval. Long-term (LT) scheduling for 1 or 2 years in advance is essential for the ISO and the generation companies (GENCOs) to decide their LT strategies; however, it is not possible to be exactly followed and requires slight adjustments. The Cournot-Nash equilibrium is used to characterize the decision-making procedure of an individual GENCO for ST intervals considering the effective coordination with LT plans. Random inputs, such as parameters of the demand function of loads, hourly demand during the following ST time interval and the expected generation pattern of the rivals, are included as scenarios in the stochastic mixed integer program defined to model the payoff-maximizing objective of a GENCO. Scenario reduction algorithms are used to deal with the computational burden. Two reliability test systems were chosen to illustrate the effectiveness of the proposed model for the ST decision-making process for future planned outages from the point of view of a GENCO.

Optimal virtual cluster-based multiprocessor scheduling

Scheduling of constrained deadline sporadic task systems on multiprocessor platforms is an area which has received much attention in the recent past. It is widely believed that finding an optimal scheduler is hard, and therefore most studies have focused on developing algorithms with good processor utilization bounds. These algorithms can be broadly classified into two categories: partitioned scheduling in which tasks are statically assigned to individual processors, and global scheduling in which each task is allowed to execute on any processor in the platform. In this paper we consider a third, more general, approach called cluster-based scheduling. In this approach each task is statically assigned to a processor cluster, tasks in each cluster are globally scheduled among themselves, and clusters in turn are scheduled on the multiprocessor platform. We develop techniques to support such cluster-based scheduling algorithms, and also consider properties that minimize total processor utilization of individual clusters. In the last part of this paper, we develop new virtual cluster-based scheduling algorithms. For implicit deadline sporadic task systems, we develop an optimal scheduling algorithm that is neither Pfair nor ERfair. We also show that the processor utilization bound of us-edf{m/(2m−1)} can be improved by using virtual clustering. Since neither partitioned nor global strategies dominate over the other, cluster-based scheduling is a natural direction for research towards achieving improved processor utilization bounds.

Is multidimensional scaling suitable for mapping the input respiratory impedance in subjects and patients?

This paper presents the application of multidimensional scaling (MDS) analysis to data emerging from noninvasive lung function tests, namely the input respiratory impedance. The aim is to obtain a geometrical mapping of the diseases in a 3D space representation, allowing analysis of (dis)similarities between subjects within the same pathology groups, as well as between the various groups. The adult patient groups investigated were healthy, diagnosed chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and diagnosed kyphoscoliosis, respectively. The children patient groups were healthy, asthma and cystic fibrosis. The results suggest that MDS can be successfully employed for mapping purposes of restrictive (kyphoscoliosis) and obstructive (COPD) pathologies. Hence, MDS tools can be further examined to define clear limits between pools of patients for clinical classification, and used as a training aid for medical traineeship.

Particle swarm optimization with fractional-order velocity

This paper proposes a novel method for controlling the convergence rate of a particle swarm optimization algorithm using fractional calculus (FC) concepts. The optimization is tested for several well-known functions and the relationship between the fractional order velocity and the convergence of the algorithm is observed. The FC demonstrates a potential for interpreting evolution of the algorithm and to control its convergence.

An evolutionary approach for the motion planning of redundant and hyper-redundant manipulators

The trajectory planning of redundant robots is an important area of research and efficient optimization algorithms are needed. The pseudoinverse control is not repeatable, causing drift in joint space which is undesirable for physical control. This paper presents a new technique that combines the closed-loop pseudoinverse method with genetic algorithms, leading to an optimization criterion for repeatable control of redundant manipulators, and avoiding the joint angle drift problem. Computer simulations performed based on redundant and hyper-redundant planar manipulators show that, when the end-effector traces a closed path in the workspace, the robot returns to its initial configuration. The solution is repeatable for a workspace with and without obstacles in the sense that, after executing several cycles, the initial and final states of the manipulator are very close.

Effect of fractional orders in the velocity control of a servo system

The application of fractional-order PID controllers is now an active field of research. This article investigates the effect of fractional (derivative and integral) orders upon system's performance in the velocity control of a servo system. The servo system consists of a digital servomechanism and an open-architecture software environment for real-time control experiments using MATLAB/Simulink tools. Experimental responses are presented and analyzed, showing the effectiveness of fractional controllers. Comparison with classical PID controllers is also investigated.

Comparação do efeito da técnica de facilitação neuromuscular proprioceptiva com a técnica de músculo energia no alongamento muscular dos isquiotibiais a curto prazo

Introdução: A aplicação das técnicas de Contrair-Relaxar com Contracção do Antagonista (CRCA) e de Músculo Energia (TME) promovem um aumento da flexibilidade muscular, contudo poucos estudos comparam a eficácia de ambas. Apresentam aspectos comuns como a contracção prévia do músculo a alongar sendo esta máxima na CRCA e uma percentagem da máxima na TME. Contudo, alguma evidência sugere que não existe correspondência entre a força produzida e a desejada pelo que este aspecto da TME carece de explicação. Objectivos: Confirmar se a técnica CRCA e a TME são efectivas no alongamento muscular dos isquiotibiais a curto prazo, caso sejam determinar qual a mais efectiva. Pretende-se ainda avaliar se a percepção ao esforço durante a aplicação da TME corresponde à força efectivamente realizada. Métodos: Efectuou-se um estudo experimental com 45 voluntários distribuídos aleatoriamente pelos grupos CRCA, TME e Controlo. Avaliou-se a amplitude articular passiva de extensão do joelho antes e depois de aplicar as técnicas, utilizando um goniómetro. Nos participantes submetidos à TME avaliou-se a percepção ao esforço, solicitando uma contracção submáxima isométrica de 40% medida através do dinamómetro de mão. Resultados: Verificou-se um efeito das técnicas entre as avaliações (Teste ANOVA medidas repetidas factor tempo: p<0,001) e entre os grupos (tempo*grupo: p<0,001). Comparando os grupos dois a dois, verificaram-se diferenças entre o grupo CRCA e o grupo Controlo (Teste Post Hoc Games-Howell: p=0,001) e entre o grupo TME e o grupo Controlo (p=0,009), não existindo diferenças entre os grupos CRCA e TME (p=0,376). Os grupos CRCA e TME obtiveram um ganho de 10,7º e de 11,4º respectivamente, não havendo diferenças significativas entre os ganhos (Teste T-Student Independente: p=0,599). Existiram diferenças significativas entre os 40% CMVI produzida e desejada (Teste Wilcoxon: p=0,018). Conclusão: Ambas foram efectivas no aumento da flexibilidade muscular dos isquiotibiais a curto prazo. Os efeitos foram comparáveis, mas dada a menor complexidade e menor solicitação a TME foi considerada mais eficiente. A percepção ao esforço durante a aplicação da TME não correspondeu ao esforço desejado, existindo uma tendência para a produção de intensidades de contracções maiores.

Manipulator trajectory planning using a MOEA

Generating manipulator trajectories considering multiple objectives and obstacle avoidance is a non-trivial optimization problem. In this paper a multi-objective genetic algorithm based technique is proposed to address this problem. Multiple criteria are optimized considering up to five simultaneous objectives. Simulation results are presented for robots with two and three degrees of freedom, considering two and five objectives optimization. A subsequent analysis of the spread and solutions distribution along the converged non-dominated Pareto front is carried out, in terms of the achieved diversity.

Testes de endurance do tronco: diferenças entre indivíduos com e sem dor lombo-pélvica e o efeito de programas de exercício de controlo motor

Introdução: em indivíduos com dor lombo-pélvica (LPP), parece existir uma alteração de controlo motor e diminuição da endurance dos músculos do tronco. A realização de exercícios de controlo motor pode melhorar a endurance dessa musculatura e consequentemente o controlo motor. Objetivos: detetar diferenças nos tempos e rácios de endurance dos músculos do tronco em indivíduos com e sem dor lombo-pélvica e avaliar o efeito de dois programas de exercícios de controlo motor (segundo Richardson e segundo McGill) nos mesmos outcomes em indivíduos com LPP. Métodos: estudo transversal com uma amostra de 111 indivíduos, 52 para o grupo sem dor (NLPP) e 59 para o com LPP e estudo experimental, constituído pelos indivíduos LPP (59), alocados nos grupos de Pilates (20), McGill (20) ou no grupo controlo (19). Avaliaramse os tempos obtidos nos testes de endurance para os músculos extensores, flexores, flexores laterais direitos e esquerdos do tronco e respetivos rácios, tendo em conta o modelo de McGill. As avaliações dos grupos do estudo experimental realizaram-se antes e após as 8 semanas de exercício. Resultados: os indivíduos com LPP apresentaram tempos e rácios de endurance significativamente inferiores aos indivíduos NLPP (p<0.001). Após as 8 semanas de exercício, registaram-se diferenças estatisticamente significativas entre os grupos em todos os testes de endurance, sendo que o grupo de McGill apresentou tempos significativamente superiores aos do grupo de Pilates para os músculos flexores (p=0.001), flexores laterais direitos (p=0.002) e esquerdos (p=0.009). Quanto aos rácios de endurance, não se detetaram apenas diferenças estatisticamente significativas no rácio flexão lateral esquerda/extensão. Conclusão: os indivíduos com LPP apresentaram tempos e rácios de endurance do tronco inferiores aos dos indivíduos sem dor. Ambos os programas de exercícios melhoraram os tempos e os rácios de endurance, tendo existido uma tendência para melhores resultados na abordagem segundo McGill

Efeitos imediatos da MWM na dor, amplitude de movimento e funcionalidade, na osteoartrite da anca.

Introdução: A mobilização com movimento (MWM), segundo o Conceito Mulligan tem apresentado bons resultados na melhoria da dor, amplitude de movimento e funcionalidade em diversas disfunções. No entanto, existem poucos estudos sobre a articulação da anca e, até este momento, não foi avaliada a sua efetividade em indivíduos com osteoartrite da anca. Objectivo(s): Avaliar os efeitos imediatos da técnica de MWM na dor, na amplitude de movimento e na função física em indivíduos com osteoartrite da anca. Métodos: Foram incluídos 40 participantes com osteoartrite da anca, divididas de forma aleatória em dois grupos (experimental e placebo). Foram avaliadas as amplitudes de movimento de flexão e rotação medial da anca recorrendo ao goniómetro universal, a intensidade da dor através da Escala Numérica da Dor e a funcionalidade através de testes de função física, antes e imediatamente após a intervenção. Para o tratamento estatístico, foi utilizado um nível de significância de 0,05. Resultados: A aplicação de MWM resultou em diferenças significativas, com redução da dor na Escala Numérica da Dor (p=0,005), um aumento de amplitude de movimento de flexão (p=0,001) e de rotação medial (p=0,011), uma diminuição nos tempos dos testes de função física, o teste Timed “Up and Go” (p=0,037) e o teste “40m Self Placed Walk” (p=0,019), e um aumento nas repetições do teste ―30 seg Sit to Stand” (p=0,009), comparativamente ao grupo placebo. Conclusão: Os resultados sugerem que a técnica MWM parece produzir um efeito imediato significativo na diminuição da dor, aumento de amplitude articular e melhoria da função física em indivíduos com osteoartrite da anca. Este efeito foi maior para dor, para as amplitudes de movimento e para o teste de função física - ―30 seg Sit to Stand” quando se analisou a magnitude do efeito.

Discrete fractional order system vibrations

A theory of free vibrations of discrete fractional order (FO) systems with a finite number of degrees of freedom (dof) is developed. A FO system with a finite number of dof is defined by means of three matrices: mass inertia, system rigidity and FO elements. By adopting a matrix formulation, a mathematical description of FO discrete system free vibrations is determined in the form of coupled fractional order differential equations (FODE). The corresponding solutions in analytical form, for the special case of the matrix of FO properties elements, are determined and expressed as a polynomial series along time. For the eigen characteristic numbers, the system eigen main coordinates and the independent eigen FO modes are determined. A generalized function of visoelastic creep FO dissipation of energy and generalized forces of system with no ideal visoelastic creep FO dissipation of energy for generalized coordinates are formulated. Extended Lagrange FODE of second kind, for FO system dynamics, are also introduced. Two examples of FO chain systems are analyzed and the corresponding eigen characteristic numbers determined. It is shown that the oscillatory phenomena of a FO mechanical chain have analogies to electrical FO circuits. A FO electrical resistor is introduced and its constitutive voltage–current is formulated. Also a function of thermal energy FO dissipation of a FO electrical relation is discussed.

Fractional Dynamics in the Rayleigh's Piston

This paper studies the dynamics of the Rayleigh piston using the modeling tools of Fractional Calculus. Several numerical experiments examine the effect of distinct values of the parameters. The time responses are transformed into the Fourier domain and approximated by means of power law approximations. The description reveals characteristics usual in Fractional Brownian phenomena.