Particle competition and cooperation to prevent error propagation from mislabeled data in semi-supervised learning

Semi-supervised learning is applied to classification problems where only a small portion of the data items is labeled. In these cases, the reliability of the labels is a crucial factor, because mislabeled items may propagate wrong labels to a large portion or even the entire data set. This paper aims to address this problem by presenting a graph-based (network-based) semi-supervised learning method, specifically designed to handle data sets with mislabeled samples. The method uses teams of walking particles, with competitive and cooperative behavior, for label propagation in the network constructed from the input data set. The proposed model is nature-inspired and it incorporates some features to make it robust to a considerable amount of mislabeled data items. Computer simulations show the performance of the method in the presence of different percentage of mislabeled data, in networks of different sizes and average node degree. Importantly, these simulations reveals the existence of the critical points of the mislabeled subset size, below which the network is free of wrong label contamination, but above which the mislabeled samples start to propagate their labels to the rest of the network. Moreover, numerical comparisons have been made among the proposed method and other representative graph-based semi-supervised learning methods using both artificial and real-world data sets. Interestingly, the proposed method has increasing better performance than the others as the percentage of mislabeled samples is getting larger. © 2012 IEEE.

Particle Competition and Cooperation in Networks for Semi-Supervised Learning

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Fuzzy community structure detection by particle competition and cooperation

Identification and classification of overlapping nodes in networks are important topics in data mining. In this paper, a network-based (graph-based) semi-supervised learning method is proposed. It is based on competition and cooperation among walking particles in a network to uncover overlapping nodes by generating continuous-valued outputs (soft labels), corresponding to the levels of membership from the nodes to each of the communities. Moreover, the proposed method can be applied to detect overlapping data items in a data set of general form, such as a vector-based data set, once it is transformed to a network. Usually, label propagation involves risks of error amplification. In order to avoid this problem, the proposed method offers a mechanism to identify outliers among the labeled data items, and consequently prevents error propagation from such outliers. Computer simulations carried out for synthetic and real-world data sets provide a numeric quantification of the performance of the method. © 2012 Springer-Verlag.

A path- and label-cost propagation approach to speedup the training of the optimum-path forest classifier

In general, pattern recognition techniques require a high computational burden for learning the discriminating functions that are responsible to separate samples from distinct classes. As such, there are several studies that make effort to employ machine learning algorithms in the context of big data classification problems. The research on this area ranges from Graphics Processing Units-based implementations to mathematical optimizations, being the main drawback of the former approaches to be dependent on the graphic video card. Here, we propose an architecture-independent optimization approach for the optimum-path forest (OPF) classifier, that is designed using a theoretical formulation that relates the minimum spanning tree with the minimum spanning forest generated by the OPF over the training dataset. The experiments have shown that the approach proposed can be faster than the traditional one in five public datasets, being also as accurate as the original OPF. (C) 2014 Elsevier B. V. All rights reserved.

Níveis nutricionais de cálcio para aves de corte ISA Label criadas sob semiconfinamento

Determinaram-se os níveis nutricionais de cálcio (Ca) para aves, machos e fêmeas, da linhagem ISA Label, nas fases inicial (um a 28 dias), crescimento (28 a 56 dias) e final (56 a 84 dias). Foram realizados três ensaios, um para cada fase, e, em cada ensaio, 480 aves com idade correspondente à fase de criação foram alojadas em 24 unidades experimentais com áreas de abrigo e de pastejo. Foi utilizado delineamento inteiramente ao acaso, em esquema fatorial 4x2 (Ca e sexo), totalizando oito tratamentos com três repetiç ões de 20 aves. Avaliaram-se: ganho de peso (GP); consumo de dieta (CD); conversão alimentar (CA); teores de fósforo (PT), de cálcio (CaT) e de cinzas na tíbia (CT) e resistência à quebra óssea (RQO). Na fase inicial, recomenda-se 1,16% de Ca na dieta, para aves de ambos os sexos, na fase de crescimento, 0,78 e 0,88% de Ca para machos e fêmeas, respectivamente, e, na fase final, 0,69% de Ca na dieta para ambos os sexos.

Exigências de metionina + cistina digestível para aves de corte ISA Label criadas em semiconfinamento

Foram realizados três experimentos para determinação das exigências de metionina+cistina (met+cis) digestível para aves da linhagem ISA Label. As aves foram criadas em semiconfinamento nas fases inicial (1 a 28 dias), crescimento (28 a 56 dias) e final (56 a 84 dias). em cada experimento, foram utilizadas 480 aves (metade de cada sexo) alojadas em 24 piquetes. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4 × 2 (níveis de met+cis e sexos) com três repetições de 20 aves. Os níveis de met+cis digestível avaliados foram: 0,532; 0,652; 0,772; 0,892% na fase inicial; 0,515; 0,635; 0,755; 0,875% na fase de crescimento; e 0,469; 0,589; 0,709; 0,829% na fase final. Foram avaliados o desempenho, as características de carcaça, a deposição de proteína e gordura corporal, o peso e o teor de proteína das penas. Na fase inicial, os níveis de met+cis digestível na ração recomendados para machos e fêmeas foram 0,76 e 0,80%, que correspondem a 0,252 e 0,268% de met+cis por Mcal de energia metabolizável da ração, respectivamente. Para aves ISA Label na fase de crescimento, recomenda-se 0,716% de met+cis digestível na ração, independentemente do sexo, que corresponde a 0,235% de met+cis por Mcal de em da ração. Na fase final, recomendam-se níveis de met+cis digestível de 0,756 e 0,597%, que correspondem a 0,244 e 0,193% de met+cis por Mcal de energia metabolizável na ração para machos e fêmeas, respectivamente.

Vegetative propagation of bauhinia x blakeana, an ornamental sterile tree

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Exigências de lisina digestível para aves de corte da linhagem ISA Label criadas em semiconfinamento

Foram realizados três experimentos para determinar as exigências de lisina digestível para aves da linhagem ISA Label, de ambos os sexos, criadas em semiconfinamento durante as fases: inicial (1 a 28 dias), de crescimento (28 a 56 dias) e final (56 a 84 dias). em cada experimento, foram utilizadas 480 aves, alojadas em 24 piquetes, cada um contendo abrigo coberto de 3,13m² e área de pastejo de 72,87m². O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente ao acaso, em esquema fatorial 4x2 (níveis de lisina e sexo) com três repetições de 20 aves cada. Os níveis de lisina digestível avaliados foram: 0,850; 0,970; 1,090 e 1,210% na fase inicial; 0,750; 0,870; 0,990 e 1,110% na fase de crescimento e 0,640; 0,760; 0,880 e 1,000% na fase final. Foram mensuradas as variáveis de desempenho, característica de carcaça, deposição de proteína e gordura corporal, peso e teor de proteína das penas. Com base nos resultados de desempenho, recomendam-se 1, 041; 1,006 e 0,760% de lisina digestível em rações para aves ISA Label nas fases inicial, de crescimento e final, respectivamente.

Digestible methionine plus cystine requirements of ISA Label broilers reared in free-range system

Three assays were carried out to determine the digestible methionine+cystine (Met+Cys) requirement for ISA Label broilers from both sexes. The birds were reared in free range system on starting phase (1 to 28 days), growing phase (28 to 56 days) and finishing phase (56 to 84 days). Four hundred and eighty birds were distributed into 24 pens, each one composed of shelter (3.13 m(2)) and pasture (72.87 m(2)). The experimental design was completely randomized with eight treatments as factorial arrangement (four Met+Cys levels and two sexes) with three replicates of 20 birds. The digestible Met+Cys levels were 0.532; 0.652; 0.772; 0.892% for starting phase; 0.515; 0.635; 0.755; 0.875% for growing phase and 0.469; 0.589; 0.709; 0.829% for finishing phase. The analyzed parameters were performance, carcass yield, body protein and fat deposition, weight and protein concentration in feathers. In the starting phase, the digestible Met+Cys level estimated for males was 0.765 and 0.803% for females, corresponding to 0.252 and 0.268% of Met+Cys/Mcal of ME, respectively. For the growing phase, the digestible Met+Cys level estimated was 0.716% for both sexes, corresponding to 0.235% of Met+Cys/Mcal of ME. For the finishing phase, the Met+Cys levels were 0.756 and 0.597% for males and females, corresponding to 0.244 and 0.193% of Met+Cys/Mcal of ME respectively.

Modelos matemáticos para estimar as exigências de lisina digestível para aves de corte ISA Label

O objetivo neste estudo foi avaliar diferentes modelos ajustados às respostas de ganho de peso obtidas em experimento com aves da linhagem ISA Label no período de 1 a 28 dias de idade. Foram utilizados 480 pintos de ambos os sexos, distribuídos em delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 4 X 2 (níveis de lisina X sexo), com três repetições, com 20 aves por unidade experimental. Uma ração basal foi formulada para atender às exigências das aves, exceto em lisina. Essa ração foi suplementada com L-lisina HCl em substituição ao ácido L-glutâmico, resultando em rações experimentais isonitrogênicas e isoenergéticas contendo 0,85; 0,97; 1,09 e 1,21% de lisina digestível. As respostas de ganho de peso foram ajustadas de acordo com os níveis de lisina da ração pelos modelos Linear Reponse Plateau (LRP), segmentado de duas inclinações, polinomial quadrático e exponencial. A primeira intersecção da equação quadrática com o platô do LRP também foi utilizado para estimar o nível ótimo. Os níveis de lisina digestível estimados pelos modelos LRP, segmentado e quadrático, foram 0,999; 1,010 e 1,116%, respectivamente. Na combinação do modelo quadrático com o LRP, a estimativa da exigência de lisina digestível foi de 1,041%. O modelo exponencial proporcionou estimativa de 1,066%, considerando 95% da resposta assintótica. Com base nos custos com alimentação, esse mesmo modelo gerou estimativas de 1,000 e 1,030% quando o custo do quilograma de L-lisina HCl foi R$ 8,50 e R$ 6,50, respectivamente. Considerando as limitações de cada um dos modelos propostos, o procedimento para estimar as exigências de lisina digestível pela primeira intersecção da equação quadrática com o platô do LRP foi o mais adequado para melhorar o ganho de peso das aves quando variáveis econômicas não foram consideradas.

Níveis nutricionais de fósforo disponível para aves de corte ISA Label criadas em semiconfinamento

Foram realizados três ensaios para determinar os níveis nutricionais de fósforo disponível (Pd) para machos e fêmeas da linhagem ISA Label nas fases inicial (1 a 28 dias), crescimento (28 a 56 dias) e final (56 a 84 dias) criadas em semiconfinamento. em cada ensaio, 480 aves com idade correspondente à fase de criação foram alojadas em 24 unidades experimentais contendo áreas de abrigo e de pastejo. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4 × 2 (níveis de Pd e sexos) com três repetições de 20 aves. Os níveis de fósforo disponível avaliados foram: 0,25; 0,36; 0,47 e 0,58% na fase inicial; 0,18; 0,31; 0,44 e 0,57% na fase de crescimento; e 0,14; 0,27; 0,40 e 0,53% na fase final. Foram avaliados o ganho de peso, consumo de ração, consumo de Pd, conversão alimentar, teores de fósforo, cálcio e cinzas na tíbia e resistência à quebra óssea. de acordo com os resultados, o nível ótimo de Pd na ração na fase inicial, para machos e fêmeas são de 0,39 e 0,49%, que correspondem ao consumo de 3,94 e 3,96 g de Pd/ave, respectivamente. Para a fase de crescimento, recomenda-se 0,35% de Pd na ração para aves de ambos os sexos, que correspondem a consumo de 8,45 e 6,70 g de Pd/ave. Na fase final, recomendam-se os níveis de 0,32 e 0,30% de Pd, que correspondem a consumos de 12 e 9,5 g de Pd/ave para machos e fêmeas, respectivamente.

Attitude propagation using non-singular canonical variables

Three sets of non-singular canonical variables for the rotational motion are analyzed. These sets are useful when the angle between z-axis of a coordinate system fixed in artificial satellite ( here defined by the directions of principal moments of inertia of the satellite) and the rotational angular momentum vector is zero or when the angle between Z-inertial axis and rotational angular momentum vector is zero. The goal of this paper is to compare all these sets and to determine the benefits of their uses. With this objective, the dynamical equations of each set were derived, when mean hamiltonian associate with the gravity gradient torque is included. For the torque-free rotational motion, analytical solutions are computed for symmetrical satellite for each set of variables. When the gravity gradient torque is included, an analytical solution is shown for one of the sets and a numerical solution is obtained for one of the other sets. By this analysis we can conclude that: the dynamical equation for the first set is simple but it has neither clear geometrical nor physical meaning; the other sets have geometrical and physical meaning but their dynamical equations are more complex.

The surface treatment influence on the fatigue crack propagation of Al 7050-T7451 alloy

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Spin-Stabilized Spacecrafts: Analytical Attitude Propagation Using Magnetic Torques

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A mathematical model for wave propagation in elastic tubes with inhomogeneities: Application to blood waves propagation

We study the propagation of waves in an elastic tube filled with an inviscid fluid. We consider the case of inhomogeneity whose mechanical and geometrical properties vary in space. We deduce a system of equations of the Boussinesq type as describing the wave propagation in the tube. Numerical simulations of these equations show that inhomogeneities prevent separation of right-going from left-going waves. Then reflected and transmitted coefficients are obtained in the case of localized constriction and localized rigidity. Next we focus on wavetrains incident on various types of anomalous regions. We show that the existence of anomalous regions modifies the wavetrain patterns. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.