A biased random-key genetic algorithm with forward-backward improvement for the resource constrained project scheduling problem

This paper presents a biased random-key genetic algorithm for the resource constrained project scheduling problem. The chromosome representation of the problem is based on random keys. Active schedules are constructed using a priority-rule heuristic in which the priorities of the activities are defined by the genetic algorithm. A forward-backward improvement procedure is applied to all solutions. The chromosomes supplied by the genetic algorithm are adjusted to reflect the solutions obtained by the improvement procedure. The heuristic is tested on a set of standard problems taken from the literature and compared with other approaches. The computational results validate the effectiveness of the proposed algorithm.

Improving quality-of-service in wireless sensor networks by mitigating “Hidden-Node Collisions”

Wireless sensor networks (WSNs) emerge as underlying infrastructures for new classes of large-scale networked embedded systems. However, WSNs system designers must fulfill the quality-of-service (QoS) requirements imposed by the applications (and users). Very harsh and dynamic physical environments and extremely limited energy/computing/memory/communication node resources are major obstacles for satisfying QoS metrics such as reliability, timeliness, and system lifetime. The limited communication range of WSN nodes, link asymmetry, and the characteristics of the physical environment lead to a major source of QoS degradation in WSNs-the ldquohidden node problem.rdquo In wireless contention-based medium access control (MAC) protocols, when two nodes that are not visible to each other transmit to a third node that is visible to the former, there will be a collision-called hidden-node or blind collision. This problem greatly impacts network throughput, energy-efficiency and message transfer delays, and the problem dramatically increases with the number of nodes. This paper proposes H-NAMe, a very simple yet extremely efficient hidden-node avoidance mechanism for WSNs. H-NAMe relies on a grouping strategy that splits each cluster of a WSN into disjoint groups of non-hidden nodes that scales to multiple clusters via a cluster grouping strategy that guarantees no interference between overlapping clusters. Importantly, H-NAMe is instantiated in IEEE 802.15.4/ZigBee, which currently are the most widespread communication technologies for WSNs, with only minor add-ons and ensuring backward compatibility with their protocols standards. H-NAMe was implemented and exhaustively tested using an experimental test-bed based on ldquooff-the-shelfrdquo technology, showing that it increases network throughput and transmission success probability up to twice the values obtained without H-NAMe. H-NAMe effectiveness was also demonstrated in a target tracking application with mobile robots - over a WSN deployment.

A traffic differentiation add-on to the IEEE 802.15.4 protocol: implementation and experimental validation over a real-time operating system

The IEEE 802.15.4 is the most widespread used protocol for Wireless Sensor Networks (WSNs) and it is being used as a baseline for several higher layer protocols such as ZigBee, 6LoWPAN or WirelessHART. Its MAC (Medium Access Control) supports both contention-free (CFP, based on the reservation of guaranteed time-slots GTS) and contention based (CAP, ruled by CSMA/CA) access, when operating in beacon-enabled mode. Thus, it enables the differentiation between real-time and best-effort traffic. However, some WSN applications and higher layer protocols may strongly benefit from the possibility of supporting more traffic classes. This happens, for instance, for dense WSNs used in time-sensitive industrial applications. In this context, we propose to differentiate traffic classes within the CAP, enabling lower transmission delays and higher success probability to timecritical messages, such as for event detection, GTS reservation and network management. Building upon a previously proposed methodology (TRADIF), in this paper we outline its implementation and experimental validation over a real-time operating system. Importantly, TRADIF is fully backward compatible with the IEEE 802.15.4 standard, enabling to create different traffic classes just by tuning some MAC parameters.

Mathematical model for HIV dynamics in HIV-specific helper cells

In this paper we study a delay mathematical model for the dynamics of HIV in HIV-specific CD4 + T helper cells. We modify the model presented by Roy and Wodarz in 2012, where the HIV dynamics is studied, considering a single CD4 + T cell population. Non-specific helper cells are included as alternative target cell population, to account for macrophages and dendritic cells. In this paper, we include two types of delay: (1) a latent period between the time target cells are contacted by the virus particles and the time the virions enter the cells and; (2) virus production period for new virions to be produced within and released from the infected cells. We compute the reproduction number of the model, R0, and the local stability of the disease free equilibrium and of the endemic equilibrium. We find that for values of R0<1, the model approaches asymptotically the disease free equilibrium. For values of R0>1, the model approximates asymptotically the endemic equilibrium. We observe numerically the phenomenon of backward bifurcation for values of R0⪅1. This statement will be proved in future work. We also vary the values of the latent period and the production period of infected cells and free virus. We conclude that increasing these values translates in a decrease of the reproduction number. Thus, a good strategy to control the HIV virus should focus on drugs to prolong the latent period and/or slow down the virus production. These results suggest that the model is mathematically and epidemiologically well-posed.

Tornar-se adulto na Casa 5: promover a autonomia individual em Apartamento de Autonomização

Na ausência de uma retaguarda familiar capaz de se constituir como uma rede de segurança e apoio ao desenvolvimento integral de adolescentes com medida de promoção e proteção, o Apartamento de Autonomização oferece um espaço no qual os jovens podem treinar competências que lhes assegurem um futuro autónomo e minimizem os riscos de exclusão social. Esta resposta social propõe-se preparar adolescentes, em transição para a adultez juvenil, para a conquista da responsabilidade de se autoprotegerem, de cuidarem de si próprios e de assumirem a sua identidade perante os outros. Todavia, um projeto de Autonomização de Vida revela-se um desafio, não apenas para os jovens, como também para as famílias e para os profissionais que com eles trabalham. Foram, precisamente, as dificuldades inerentes à Autonomização de Vida em contexto institucional que motivaram o desenvolvimento de um projeto em educação e intervenção social promotor da eficiência dessa resposta social em termos de promoção da autonomia e da transição bem-sucedida para a vida adulta. O presente relatório constitui, assim, um olhar retrospetivo sobre o Projeto “Tornar-se Adulto na Casa 5”, o qual, através da metodologia de Investigação-Ação Participativa, visou alcançar a finalidade proposta pelos participantes: “Promover uma autonomia plena dos jovens da Casa 5, com vista à transição bem-sucedida para a vida adulta após o término da medida de promoção e proteção”. Ainda que os resultados obtidos tenham sido moderadamente satisfatórios, o Projeto terá contribuído para o desenvolvimento de uma consciencialização mais crítica acerca das oportunidades e dos constrangimentos ao desenvolvimento da Autonomia, favorecendo, desejavelmente, a transição para vida adulta após a desinstitucionalização.

O Papel da Memória de Trabalho na Perturbação do Desenvolvimento da Coordenação, em Crianças Com Diagnóstico de Perturbação de Hiperatividade e Défice de Atenção

Este estudo pretende (1) encontrar a prevalência da Perturbação do Desenvolvimento da Coordenação (PDC) em crianças com Perturbação de Hiperatividades e Défice de Atenção (PHDA); (2) analisar qual a prevalência de défices de memória de trabalho verbal e não-verbal, em crianças com PHDA e comparar o desempenho entre as crianças que só apresentam PHDA e aquelas que apresentam também PDC; (3) verificar se a ocorrência de PDC é agravada, de acordo com a presença ou ausência de alterações de memória de trabalho e se estas podem ser consideradas fatores de risco ou de proteção para a manifestação de PDC, enquanto comorbilidade de PHDA. Foram selecionadas 37 crianças com diagnóstico de PHDA, com idades compreendidas entre os 7 e os 14 anos. A componente motora foi avaliado com a versão curta do Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency (BOTMP) e o Questionário de Perturbação do Desenvolvimento da Coordenação 2007 (DCDQ’07); a memória de trabalho foi avaliada através da Figura Complexa de Rey, Trail Making Test - parte B e Memória de Dígitos – sentido inverso. Para determinar o impacto da memória de trabalho na componente motora, recorreu-se a uma regressão logística. Encontrou-se uma prevalência de PDC de 51% e de défices ao nível da memória de trabalho verbal e não-verbal de 60% e 80%, respetivamente, para a amostra total de crianças com PHDA. A terapêutica farmacológica para a PHDA revelou-se fator protetor para a manifestação de PDC, principalmente quando a primeira se encontra associada com o nascimento de termo. Um mau desempenho no teste Memória de Dígitos – sentido inverso é fator de risco para a manifestação de PDC, em crianças com PHDA. Este estudo permitiu verificar que crianças com PHDA+PDC apresentam défices motores genuínos, característicos de manifestação de PDC. Parecem também existir relações bastante complexas entre a memória de trabalho e os mecanismos de controlo motor na PHDA, sendo que estes podem ser distintos quando está presente uma comorbilidade de PDC.