Prediction of free-stall occupancy rate in dairycattle barns through fuzzy sets

The goal of this study was to develop a fuzzy model to predict the occupancy rate of free-stalls facilities of dairy cattle, aiding to optimize the design of projects. The following input variables were defined for the development of the fuzzy system: dry bulb temperature (Tdb, °C), wet bulb temperature (Twb, °C) and black globe temperature (Tbg, °C). Based on the input variables, the fuzzy system predicts the occupancy rate (OR, %) of dairy cattle in free-stall barns. For the model validation, data collecting were conducted on the facilities of the Intensive System of Milk Production (SIPL), in the Dairy Cattle National Research Center (CNPGL) of Embrapa. The OR values, estimated by the fuzzy system, presented values of average standard deviation of 3.93%, indicating low rate of errors in the simulation. Simulated and measured results were statistically equal (P>0.05, t Test). After validating the proposed model, the average percentage of correct answers for the simulated data was 89.7%. Therefore, the fuzzy system developed for the occupancy rate prediction of free-stalls facilities for dairy cattle allowed a realistic prediction of stalls occupancy rate, allowing the planning and design of free-stall barns.

Clinical signs of pneumonia in children: association with and prediction of diagnosis by fuzzy sets theory

The present study compares the performance of stochastic and fuzzy models for the analysis of the relationship between clinical signs and diagnosis. Data obtained for 153 children concerning diagnosis (pneumonia, other non-pneumonia diseases, absence of disease) and seven clinical signs were divided into two samples, one for analysis and other for validation. The former was used to derive relations by multi-discriminant analysis (MDA) and by fuzzy max-min compositions (fuzzy), and the latter was used to assess the predictions drawn from each type of relation. MDA and fuzzy were closely similar in terms of prediction, with correct allocation of 75.7 to 78.3% of patients in the validation sample, and displaying only a single instance of disagreement: a patient with low level of toxemia was mistaken as not diseased by MDA and correctly taken as somehow ill by fuzzy. Concerning relations, each method provided different information, each revealing different aspects of the relations between clinical signs and diagnoses. Both methods agreed on pointing X-ray, dyspnea, and auscultation as better related with pneumonia, but only fuzzy was able to detect relations of heart rate, body temperature, toxemia and respiratory rate with pneumonia. Moreover, only fuzzy was able to detect a relationship between heart rate and absence of disease, which allowed the detection of six malnourished children whose diagnoses as healthy are, indeed, disputable. The conclusion is that even though fuzzy sets theory might not improve prediction, it certainly does enhance clinical knowledge since it detects relationships not visible to stochastic models.

Selection of patients for myocardial perfusion scintigraphy based on fuzzy sets theory applied to clinical-epidemiological data and treadmill test results

Coronary artery disease (CAD) is a worldwide leading cause of death. The standard method for evaluating critical partial occlusions is coronary arteriography, a catheterization technique which is invasive, time consuming, and costly. There are noninvasive approaches for the early detection of CAD. The basis for the noninvasive diagnosis of CAD has been laid in a sequential analysis of the risk factors, and the results of the treadmill test and myocardial perfusion scintigraphy (MPS). Many investigators have demonstrated that the diagnostic applications of MPS are appropriate for patients who have an intermediate likelihood of disease. Although this information is useful, it is only partially utilized in clinical practice due to the difficulty to properly classify the patients. Since the seminal work of Lotfi Zadeh, fuzzy logic has been applied in numerous areas. In the present study, we proposed and tested a model to select patients for MPS based on fuzzy sets theory. A group of 1053 patients was used to develop the model and another group of 1045 patients was used to test it. Receiver operating characteristic curves were used to compare the performance of the fuzzy model against expert physician opinions, and showed that the performance of the fuzzy model was equal or superior to that of the physicians. Therefore, we conclude that the fuzzy model could be a useful tool to assist the general practitioner in the selection of patients for MPS.

Fuzzy expert system in the prediction of neonatal resuscitation

In view of the importance of anticipating the occurrence of critical situations in medicine, we propose the use of a fuzzy expert system to predict the need for advanced neonatal resuscitation efforts in the delivery room. This system relates the maternal medical, obstetric and neonatal characteristics to the clinical conditions of the newborn, providing a risk measurement of need of advanced neonatal resuscitation measures. It is structured as a fuzzy composition developed on the basis of the subjective perception of danger of nine neonatologists facing 61 antenatal and intrapartum clinical situations which provide a degree of association with the risk of occurrence of perinatal asphyxia. The resulting relational matrix describes the association between clinical factors and risk of perinatal asphyxia. Analyzing the inputs of the presence or absence of all 61 clinical factors, the system returns the rate of risk of perinatal asphyxia as output. A prospectively collected series of 304 cases of perinatal care was analyzed to ascertain system performance. The fuzzy expert system presented a sensitivity of 76.5% and specificity of 94.8% in the identification of the need for advanced neonatal resuscitation measures, considering a cut-off value of 5 on a scale ranging from 0 to 10. The area under the receiver operating characteristic curve was 0.93. The identification of risk situations plays an important role in the planning of health care. These preliminary results encourage us to develop further studies and to refine this model, which is intended to implement an auxiliary system able to help health care staff to make decisions in perinatal care.

Um Modelo Fuzzy Comportamental para análise de sobre-reação e sub-reação no mercado de ações brasileiro

Neste artigo, são apresentados testes empíricos para a investigação de ocorrência de fenômenos de sobre-reação e sub-reação no mercado de ações brasileiro. Para esses testes, é proposto um modelo baseado na teoria de conjuntos Fuzzy, que possui forte relação com as heurísticas de representatividade e ancoramento, estabelecidas na teoria de finanças comportamentais. O modelo proposto é empregado para a formação de carteiras e utiliza indicadores financeiros de companhias abertas. Para as análises são utilizados dois conjuntos de ações, um do setor de petróleo e petroquímica e outro do setor têxtil, com indicadores financeiros relativos ao período de 1994 a 2005.

UM MODELO FUZZY-DEA-GAME PARA ESTRATÉGIAS DE PRODUÇÃO SOB INCERTEZA

Este trabalho desenvolve um novo modelo Fuzzy-DEA-Game (FDG) para apoiar o estabelecimento de estratégias de produção. Esse modelo combina a Análise Envoltória de Dados (DEA) com conceitos da Teoria dos Conjuntos Fuzzy e do Jogo da Barganha de Nash. O modelo permite uma avaliação da eficiência produtiva e econômica dos produtos, o que pode resultar num portfólio de produtos mais rentáveis e de interesse do mercado consumidor. O modelo foi aplicado em uma empresa do segmento de energia. Os resultados obtidos com a aplicação do modelo FDG mostraram-se aderentes à realidade da empresa estudada e forneceram metas para a redução dos níveis de recursos (entradas) necessários para a fabricação dos produtos e para aumento dos níveis de resultados (saídas) oriundos da comercialização desses produtos. Como resultado adicional importante, o modelo FDG permitiu a identificação dos produtos do portfólio que são mais sensíveis à ocorrência de incerteza.

Fuzzy linguistic model for evaluating the risk of neonatal death

OBJECTIVE: To introduce a fuzzy linguistic model for evaluating the risk of neonatal death. METHODS: The study is based on the fuzziness of the variables newborn birth weight and gestational age at delivery. The inference used was Mamdani's method. Neonatologists were interviewed to estimate the risk of neonatal death under certain conditions and to allow comparing their opinions and the model values. RESULTS: The results were compared with experts' opinions and the Fuzzy model was able to capture the expert knowledge with a strong correlation (r=0.96). CONCLUSIONS: The linguistic model was able to estimate the risk of neonatal death when compared to experts' performance.

Lógica fuzzy e regressão logística na decisão para prática de cintilografia das paratiróides

OBJETIVO: Desenvolver e comparar dois modelos matemáticos, um deles baseado em regressão logística e o outro em teoria de conjuntos fuzzy, para definir a indicação para a realização do exame cintilográfico a partir de resultados dos exames laboratoriais. MÉTODOS: Foram identificados 194 pacientes que tiveram cálcio e paratormônio séricos medidos a partir da base de registros de cintilografia de paratiróides realizadas em laboratório de diagnóstico de São Paulo, no período de janeiro de 2000 a dezembro de 2004. O modelo de regressão logística foi desenvolvido utilizando-se o software SPSS e o modelo fuzzy, o Matlab. A performance dos modelos foi comparada utilizando-se curvas ROC. RESULTADOS: Os modelos apresentaram diferenças estatisticamente significantes (p=0,026) nos seus desempenhos. A área sob a curva ROC do modelo de regressão logística foi de 0,862 (IC 95%: 0,811-0,913) e do modelo de lógica fuzzy foi 0,887 (IC 95%: 0,840-0,933). Este último destacou-se como particularmente útil porque, ao contrário do modelo logístico, mostrou capacidade de utilizar informações de paratormônio em intervalo em que os valores de cálcio mostraram-se pouco discriminantes. CONCLUSÕES: O modelo matemático baseado em teoria de conjuntos fuzzy pareceu ser mais adequado do que o baseado em regressão logística como método para decisão da realização de cintilografia das paratiróides. Todavia, sendo resultado de um exercício metodológico, inferências sobre o comportamento do objeto podem ser impróprias, dada a não representatividade populacional dos dados.

Ciclo de vida organizacional pautado no modelo de Lester, Parnell e Carraher (2003) e na lógica fuzzy: classificação de empresas de um segmento industrial de Santa Catarina

Neste estudo, objetiva-se identificar os estágios do ciclo de vida organizacional pautados no modelo de Lester, Parnell e Carraher (2003) das empresas do segmento industrial de máquinas, aparelhos e materiais elétricos do estado de Santa Catarina. Pesquisa descritiva, com abordagem quantitativa, foi realizada por meio de levantamento com aplicação de questionário aos gestores das empresas. A população constituiu-se das 264 empresas desse segmento econômico, listadas na Secretaria da Fazenda do Estado de Santa Catarina, e a amostra não aleatória das 40 empresas que responderam a pesquisa. As variáveis de identificação dos estágios de ciclo de vida utilizadas no questionário foram extraídas de Lester, Parnell e Carraher (2003). Os dados da pesquisa foram submetidos à técnica estatística denominada lógica fuzzy. Os resultados da pesquisa demonstraram que 57,5% das empresas foram classificadas no estágio do nascimento, 15% do, 7,5% da Maturidade, 10% do rejuvenescimento e 10% do declínio. Concluiu-se que determinados estágios do ciclo de vida organizacional estão próximos uns dos outros e que não se pode perceber claramente uma progressão determinista nas fases do ciclo de vida, como uma sequência única, definitiva e irreversível, no sentido tradicional biológico.

Proposta de reconhecimento de padrão de conforto em clientes com pênfigo vulgar utilizando a Lógica Fuzzy

Propuesta de reconocimiento del estándar de comodidad en clientes con pénfigo vulgar utilizando la Lógica FuzzyO objetivo é propor a Lógica Fuzzy para reconhecimento de padrões de conforto de pessoas submetidas a uma tecnologia de cuidar em Enfermagem por apresentarem pênfigo vulgar, uma doença cutâneo-mucosa rara que acomete principalmente adultos. A proposta aplicável em métodos experimentais com sujeitos submetidos à comparação quali-quantitativa (taxonomia/pertinência) do padrão de conforto antes e depois da intervenção. Requer o registro em escala cromática correspondente à intensidade de cada atributo: dor; mobilidade e comprometimento da autoimagem. As regras Fuzzy estabelecidas pela máquina de inferência definem o padrão de conforto em desconforto máximo, mediano e mínimo, traduzindo a eficácia dos cuidados de Enfermagem. Apesar de pouco utilizada na área de Enfermagem, essa lógica viabiliza pesquisas sem dimensionamento a priori do número de sujeitos em função da estimação de parâmetros populacionais. Espera-se avaliação do padrão de conforto do cliente com pênfigo diante da tecnologia aplicada de forma personalizada, conduzindo a avaliação global.

Fuzzy logic applied to the modeling of water dynamics in an Oxisol in northeastern Brazil

Modeling of water movement in non-saturated soil usually requires a large number of parameters and variables, such as initial soil water content, saturated water content and saturated hydraulic conductivity, which can be assessed relatively easily. Dimensional flow of water in the soil is usually modeled by a nonlinear partial differential equation, known as the Richards equation. Since this equation cannot be solved analytically in certain cases, one way to approach its solution is by numerical algorithms. The success of numerical models in describing the dynamics of water in the soil is closely related to the accuracy with which the water-physical parameters are determined. That has been a big challenge in the use of numerical models because these parameters are generally difficult to determine since they present great spatial variability in the soil. Therefore, it is necessary to develop and use methods that properly incorporate the uncertainties inherent to water displacement in soils. In this paper, a model based on fuzzy logic is used as an alternative to describe water flow in the vadose zone. This fuzzy model was developed to simulate the displacement of water in a non-vegetated crop soil during the period called the emergency phase. The principle of this model consists of a Mamdani fuzzy rule-based system in which the rules are based on the moisture content of adjacent soil layers. The performances of the results modeled by the fuzzy system were evaluated by the evolution of moisture profiles over time as compared to those obtained in the field. The results obtained through use of the fuzzy model provided satisfactory reproduction of soil moisture profiles.

Espectros Vis-NIR do Solo e Fuzzy K-Médias Aplicados na Delimitação de Unidades de Mapeamento de Solos em Topossequências

RESUMO O conhecimento dos solos é cada vez mais importante para que o uso dele seja realizado corretamente na agropecuária, no crescimento urbano, na conservação dos recursos naturais, entre outros. Entretanto, verifica-se carência de profissionais qualificados para a caracterização e os mapeamentos pedológicos, particularmente em escalas de maior detalhamento. Essa carência, aliada aos avanços das ferramentas computacionais e do sensoriamento remoto, promoveu o surgimento do Mapeamento Digital de Solos (MDS), que busca auxiliar e agilizar as atividades de levantamento pedológico. Assim, este trabalho objetivou desenvolver uma metodologia de delimitaçao de unidades de solos em topossequências por meio do comportamento espectral dos solos no comprimento de onda do Visível-Infravermelho Próximo (Vis-NIR). A metodologia espectral consistiu na obtenção das curvas espectrais dos solos por meio do espectrorradiômetro FieldSpecPro e da redução do número de informações espectrais por meio da análise de Componentes Principais, seguida de agrupamento das amostras mediante método fuzzy k-médias. Foram selecionadas cinco topossequências com pontos equidistantes de 30 m para caracterizar as classes de solos e amostragens. Foram descritas oito classes de solos distintas, que tiveram caracterização detalhada e classificação em perfis pedológicos. No restante dos pontos, a caracterização das classes de solos foi feita com base na classificação dos solos realizada nos perfis pedológicos, com coleta de amostras por meio de tradagens nas profundidades de 0,00-0,20 e 0,80-1,00 m, perfazendo o total de 162 amostras ao longo das cinco topossequências. As amostras foram analisadas pelas metodologias convencional e espectral, para que os resultados pudessem ser comparados e avaliados. Dessa forma, foram realizadas análises morfológicas, físicas (textura) e químicas nas amostras de solo. Das cinco topossequências estudadas, os resultados foram satisfatoriamente semelhantes; alguns solos não foram perfeitamente individualizados pela metodologia espectral, em razão da grande semelhança em seus comportamentos espectrais, como demonstrado pelo Latossolo Vermelho Férrico e Nitossolo Vermelho Férrico. A metodologia espectral foi capaz de diferenciar solos com resposta espectral distinta e estabelecer limites nas topossequências, apresentando grande potencial para ser implementada em levantamentos pedológicos.

Numbers and sets

In this paper I discuss the intuition behind Frege's and Russell's definitions of numbers as sets, as well as Benacerraf's criticism of it. I argue that Benacerraf's argument is not as strong as some philosophers tend to think. Moreover, I examine an alternative to the Fregean-Russellian definition of numbers proposed by Maddy, and point out some problems faced by it.

Estimativa das condições de conforto térmico para avicultura de postura usando a teoria dos conjuntos Fuzzy

Neste trabalho, foi utilizada uma ferramenta matemática promissora na análise de sistemas e/ou processos, particularmente na área de produção animal. Essa ferramenta é a desenvolvida segundo a abordagem da teoria dos Conjuntos Fuzzy e, neste caso específico, permitiu a análise da composição das variáveis climáticas independentes, como temperatura de bulbo seco e umidade relativa do ar, que influenciam na variável dependente denominada conforto térmico das aves. Foi realizada a construção de regras baseadas na intuição humana, segundo o conhecimento de especialistas da área, a partir do que é possível simular cenários distintos para o suporte à decisão de construção de galpões para abrigo a animais. Neste trabalho, foi estimado o conforto térmico para alojamento de aves poedeiras em produção. Os resultados foram analisados, usando-se o ambiente de computação científica MATLAB 6.5, o que pode ser realizado iterativamente a cada cenário gerado. Com base nos resultados obtidos, pode-se analisar as condições de conforto para distintas composições das variáveis de entrada.

Uso da lógica fuzzy na caracterização do ambiente produtivo para matrizes gestantes

O objetivo desta pesquisa consistiu na avaliação do ambiente de alojamento, estimando as condições favoráveis ao melhor desempenho de matrizes gestantes. O experimento foi realizado no período compreendido entre 4-1 e 11-3-2005, em propriedade de produção industrial de suínos, localizada no município de Elias Fausto - SP. A pesquisa foi desenvolvida no setor de gestação, com 24 matrizes primíparas, 12 fêmeas alojadas em baias individuais (T1) e 12 em baias coletivas (T2). O trabalho foi dividido em duas etapas, em função da forma de avaliação dos dados: análise bioclimática e da qualidade do ar, e estimativa dos padrões de conforto térmico ambiental. As variáveis bioclimáticas T (ºC), UR (%), Tgn (ºC) e fisiológicas, taxa respiratória (mov min-1) e temperatura retal (ºC) apontam o sistema de confinamento em baias coletivas como o que possibilitou melhor condicionamento térmico natural às matrizes em gestação. O uso da teoria dos conjuntos fuzzy permitiu que se fizesse inferência entre os dados resultantes do trabalho experimental com os estabelecidos pela literatura, por intermédio de base de regras, para a determinação do conforto ambiental aplicado a matrizes na fase de gestação.