A search for circumstellar material around B-type stars in the Galactic halo

19 B-type stars, selected from the Palomar-Green Survey, have been observed at infrared wavelengths to search for possible infrared excesses, as part of an ongoing programme to investigate the nature of early-type stars at high Galactic latitudes. The resulting infrared fluxes, along with Stromgren photometry, are compared with theoretical flux profiles to determine whether any of the targets show evidence of circumstellar material, which may be indicative of post-main- sequence evolution. Eighteen of the targets have flux distributions in good agreement with theoretical predictions. However, one star, PG 2120 + 062, shows a small near-infrared excess, which may be due either to a cool companion of spectral type F5-F7, or to circumstellar material, indicating that it may be an evolved object such as a post-asymptotic giant branch star, in the transition region between the asymptotic giant branch and planetary nebula phase, with the infrared excess due to recent mass loss during giant branch evolution.

Assignment methods for incidence calculus

Incidence calculus is a mechanism for probabilistic reasoning in which sets of possible worlds, called incidences, are associated with axioms, and probabilities are then associated with these sets. Inference rules are used to deduce bounds on the incidence of formulae which are not axioms, and bounds for the probability of such a formula can then be obtained. In practice an assignment of probabilities directly to axioms may be given, and it is then necessary to find an assignment of incidence which will reproduce these probabilities. We show that this task of assigning incidences can be viewed as a tree searching problem, and two techniques for performing this research are discussed. One of these is a new proposal involving a depth first search, while the other incorporates a random element. A Prolog implementation of these methods has been developed. The two approaches are compared for efficiency and the significance of their results are discussed. Finally we discuss a new proposal for applying techniques from linear programming to incidence calculus.

The immediate Life support course: implementation into an undergraduate nursing programme

This paper outlines how the immediate life support (ILS) course was incorporated into an undergraduate-nursing curriculum in a university in Northern Ireland. It also reports on how the students perceived the impact of this course on their clinical practice. The aim was to develop the student’s ability to recognise the acutely ill patient and to determine the relevance of this to clinical practice. Prior to this the ILS course was only available to qualified nurses and this paper reports on the first time students were provided with an ILS course in an undergraduate setting. The ILS course was delivered to 89 third year nursing students (Adult Branch) and comprised one full teaching day per week over two weeks. Recognised Advanced Life Support (ALS) instructors, in keeping with the United Kingdom Resuscitation Council guidelines, taught the students. Participants completed a 17 item questionnaire which comprised an open-ended section for student comment. Questionnaire data was analysed descriptively using SSPSS version 15.0. Open-ended responses from the questionnaire data was analysed by content and thematic analysis. Results Student feedback reported that the ILS course helped them understand what constituted the acutely ill patient and the role of the nurse in managing a deteriorating situation. Students also reported that they valued the experience as highlighting gaps in their knowledge Conclusion. The inclusion of the ILS course provides students with necessary skills to assess and manage the deteriorating patient. In addition the data from this study suggest the ILS course should be delivered in an inter-professional setting – i.e taught jointly with medical students. References: Department of Health & Quality Assurance Agency (2006). Department of Health Phase 2 benchmarking project – final report. Gloucester: Department of Health, London and Quality Assurance Agency for Higher Education

I/Q imbalance in two-way AF relaying

We analyze the performance of dual-hop two-way amplify-and-forward relaying in the presence of in-phase and quadrature-phase imbalance (IQI) at the relay node. In particular, two power allocation schemes, namely, fixed power allocation and instantaneous power allocation, are proposed to improve the system reliability and robustness against IQI under a total transmit power constraint. For each proposed scheme, the outage probability is investigated over independent, non-identically distributed Nakagami- m fading channels, and exact closed-form expressions and bounds are derived. Our theoretical analysis indicates that, without IQI compensation, IQI can create fundamental performance limits on two-way relaying. However, these limits can be avoided by performing IQI compensation at source nodes. Compared with the equal power allocation scheme, our numerical results show that the two proposed power allocation schemes can significantly improve the outage performance, thus reducing the IQI effects, particularly when the total power budget is large.

Efficient Structure Learning of Bayesian Networks using Constraints

This paper addresses the problem of learning Bayesian network structures from data based on score functions that are decomposable. It describes properties that strongly reduce the time and memory costs of many known methods without losing global optimality guarantees. These properties are derived for different score criteria such as Minimum Description Length (or Bayesian Information Criterion), Akaike Information Criterion and Bayesian Dirichlet Criterion. Then a branch-and-bound algorithm is presented that integrates structural constraints with data in a way to guarantee global optimality. As an example, structural constraints are used to map the problem of structure learning in Dynamic Bayesian networks into a corresponding augmented Bayesian network. Finally, we show empirically the benefits of using the properties with state-of-the-art methods and with the new algorithm, which is able to handle larger data sets than before.

Inference in Polytrees with Sets of Probabilities

Inferences in directed acyclic graphs associated with probability intervals and sets of probabilities are NP-hard, even for polytrees. We propose: 1) an improvement on Tessem’s A/R algorithm for inferences on polytrees associated with probability intervals; 2) a new algorithm for approximate inferences based on local search; 3) branch-and-bound algorithms that combine the previous techniques. The first two algorithms produce complementary approximate solutions, while branch-and-bound procedures can generate either exact or approximate solutions. We report improvements on existing techniques for inference with probability sets and intervals, in some cases reducing computational effort by several orders of magnitude.

Polyhedral study of mixed integer sets arising from inventory problems

“Branch-and-cut” algorithm is one of the most efficient exact approaches to solve mixed integer programs. This algorithm combines the advantages of a pure branch-and-bound approach and cutting planes scheme. Branch-and-cut algorithm computes the linear programming relaxation of the problem at each node of the search tree which is improved by the use of cuts, i.e. by the inclusion of valid inequalities. It should be taken into account that selection of strongest cuts is crucial for their effective use in branch-and-cut algorithm. In this thesis, we focus on the derivation and use of cutting planes to solve general mixed integer problems, and in particular inventory problems combined with other problems such as distribution, supplier selection, vehicle routing, etc. In order to achieve this goal, we first consider substructures (relaxations) of such problems which are obtained by the coherent loss of information. The polyhedral structure of those simpler mixed integer sets is studied to derive strong valid inequalities. Finally those strong inequalities are included in the cutting plane algorithms to solve the general mixed integer problems. We study three mixed integer sets in this dissertation. The first two mixed integer sets arise as a subproblem of the lot-sizing with supplier selection, the network design and the vendor-managed inventory routing problems. These sets are variants of the well-known single node fixed-charge network set where a binary or integer variable is associated with the node. The third set occurs as a subproblem of mixed integer sets where incompatibility between binary variables is considered. We generate families of valid inequalities for those sets, identify classes of facet-defining inequalities, and discuss the separation problems associated with the inequalities. Then cutting plane frameworks are implemented to solve some mixed integer programs. Preliminary computational experiments are presented in this direction.

Analysis of the domain of applicability of an algorithm for a resources system selection problem for Distributed/Agile/Virtual Enterprises integration

The process of resources systems selection takes an important part in Distributed/Agile/Virtual Enterprises (D/A/V Es) integration. However, the resources systems selection is still a difficult matter to solve in a D/A/VE, as it is pointed out in this paper. Globally, we can say that the selection problem has been equated from different aspects, originating different kinds of models/algorithms to solve it. In order to assist the development of a web prototype tool (broker tool), intelligent and flexible, that integrates all the selection model activities and tools, and with the capacity to adequate to each D/A/V E project or instance (this is the major goal of our final project), we intend in this paper to show: a formulation of a kind of resources selection problem and the limitations of the algorithms proposed to solve it. We formulate a particular case of the problem as an integer programming, which is solved using simplex and branch and bound algorithms, and identify their performance limitations (in terms of processing time) based on simulation results. These limitations depend on the number of processing tasks and on the number of pre-selected resources per processing tasks, defining the domain of applicability of the algorithms for the problem studied. The limitations detected open the necessity of the application of other kind of algorithms (approximate solution algorithms) outside the domain of applicability founded for the algorithms simulated. However, for a broker tool it is very important the knowledge of algorithms limitations, in order to, based on problem features, develop and select the most suitable algorithm that guarantees a good performance.

Examination timetabling automation using hybrid meta-heuristics

Trabalho de projeto realizado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Millennium BCP: Optimization of the branches closure process

Nowadays, a significant number of banks in Portugal are facing a bank-branch restructuring problem, and Millennium BCP is not an exception. The closure of branches is a major component of profit maximization through the reduction in operational and personnel costs but also an opportunity to approach the idea of “baking of future” and start thinking on the benefits of the digital era. This dissertation centers on a current high-impact organizational problem addressed by the company and consists in a proposal of optimization to the model that Millennium BCP uses. Even though measures of performance are usually considered the most important elements in evaluating the viability of branches, there is evidence suggesting that other general factors can be important to assess branch potential, such as the influx on branches, business dimensions of a branch and its location, which will be addressed in this project.

Planification de la récolte et allocation des produits aux usines

L’industrie forestière est un secteur qui, même s’il est en déclin, se trouve au cœur du débat sur la mondialisation et le développement durable. Pour de nombreux pays tels que le Canada, la Suède et le Chili, les objectifs sont de maintenir un secteur florissant sans nuire à l’environnement et en réalisant le caractère fini des ressources. Il devient important d’être compétitif et d’exploiter de manière efficace les territoires forestiers, de la récolte jusqu’à la fabrication des produits aux usines, en passant par le transport, dont les coûts augmentent rapidement. L’objectif de ce mémoire est de développer un modèle de planification tactique/opérationnelle qui permet d’ordonnancer les activités pour une année de récolte de façon à satisfaire les demandes des usines, sans perdre de vue le transport des quantités récoltées et la gestion des inventaires en usine. L’année se divise en 26 périodes de deux semaines. Nous cherchons à obtenir les horaires et l’affectation des équipes de récolte aux blocs de coupe pour une année. Le modèle mathématique développé est un problème linéaire mixte en nombres entiers dont la structure est basée sur chaque étape de la chaine d’approvisionnement forestière. Nous choisissons de le résoudre par une méthode exacte, le branch-and-bound. Nous avons pu évaluer combien la résolution directe de notre problème de planification était difficile pour les instances avec un grand nombre de périodes. Cependant l’approche des horizons roulants s’est avérée fructueuse. Grâce à elle en une journée, il est possible de planifier les activités de récolte des blocs pour l’année entière (26 périodes).

Algorithmes pour la réconciliation d’un arbre de gènes avec un arbre d’espèces

Une réconciliation entre un arbre de gènes et un arbre d’espèces décrit une histoire d’évolution des gènes homologues en termes de duplications et pertes de gènes. Pour inférer une réconciliation pour un arbre de gènes et un arbre d’espèces, la parcimonie est généralement utilisée selon le nombre de duplications et/ou de pertes. Les modèles de réconciliation sont basés sur des critères probabilistes ou combinatoires. Le premier article définit un modèle combinatoire simple et général où les duplications et les pertes sont clairement identifiées et la réconciliation parcimonieuse n’est pas la seule considérée. Une architecture de toutes les réconciliations est définie et des algorithmes efficaces (soit de dénombrement, de génération aléatoire et d’exploration) sont développés pour étudier les propriétés combinatoires de l’espace de toutes les réconciliations ou seulement les plus parcimonieuses. Basée sur le processus classique nommé naissance-et-mort, un algorithme qui calcule la vraisemblance d’une réconciliation a récemment été proposé. Le deuxième article utilise cet algorithme avec les outils combinatoires décrits ci-haut pour calculer efficacement (soit approximativement ou exactement) les probabilités postérieures des réconciliations localisées dans le sous-espace considéré. Basé sur des taux réalistes (selon un modèle probabiliste) de duplication et de perte et sur des données réelles/simulées de familles de champignons, nos résultats suggèrent que la masse probabiliste de toute l’espace des réconciliations est principalement localisée autour des réconciliations parcimonieuses. Dans un contexte d’approximation de la probabilité d’une réconciliation, notre approche est une alternative intéressante face aux méthodes MCMC et peut être meilleure qu’une approche sophistiquée, efficace et exacte pour calculer la probabilité d’une réconciliation donnée. Le problème nommé Gene Tree Parsimony (GTP) est d’inférer un arbre d’espèces qui minimise le nombre de duplications et/ou de pertes pour un ensemble d’arbres de gènes. Basé sur une approche qui explore tout l’espace des arbres d’espèces pour les génomes considérés et un calcul efficace des coûts de réconciliation, le troisième article décrit un algorithme de Branch-and-Bound pour résoudre de façon exacte le problème GTP. Lorsque le nombre de taxa est trop grand, notre algorithme peut facilement considérer des relations prédéfinies entre ensembles de taxa. Nous avons testé notre algorithme sur des familles de gènes de 29 eucaryotes.

« Resolution Search » et problèmes d’optimisation discrète

Thèse réalisée en cotutelle avec l'Université d'Avignon.

Problèmes de tournées de véhicules avec contraintes de chargement

Cette thèse s’intéresse aux problèmes de tournées de véhicules où l’on retrouve des contraintes de chargement ayant un impact sur les séquences de livraisons permises. Plus particulièrement, les items placés dans l’espace de chargement d’un véhicule doivent être directement accessibles lors de leur livraison sans qu’il soit nécessaire de déplacer d’autres items. Ces problèmes sont rencontrés dans plusieurs entreprises de transport qui livrent de gros objets (meubles, électroménagers). Le premier article de cette thèse porte sur une méthode exacte pour un problème de confection d’une seule tournée où un véhicule, dont l’aire de chargement est divisée en un certain nombre de piles, doit effectuer des cueillettes et des livraisons respectant une contrainte de type dernier entré, premier sorti. Lors d’une collecte, les items recueillis doivent nécessairement être déposés sur le dessus de l’une des piles. Par ailleurs, lors d’une livraison, les items doivent nécessairement se trouver sur le dessus de l’une des piles. Une méthode de séparation et évaluation avec plans sécants est proposée pour résoudre ce problème. Le second article présente une méthode de résolution exacte, également de type séparation et évaluation avec plans sécants, pour un problème de tournées de véhicules avec chargement d’items rectangulaires en deux dimensions. L’aire de chargement des véhicules correspond aussi à un espace rectangulaire avec une orientation, puisque les items doivent être chargés et déchargés par l’un des côtés. Une contrainte impose que les items d’un client soient directement accessibles au moment de leur livraison. Le dernier article aborde une problème de tournées de véhicules avec chargement d’items rectangulaires, mais où les dimensions de certains items ne sont pas connus avec certitude lors de la planification des tournées. Il est toutefois possible d’associer une distribution de probabilités discrète sur les dimensions possibles de ces items. Le problème est résolu de manière exacte avec la méthode L-Shape en nombres entiers.

Méthode de génération de colonnes pour les problèmes de conception de réseaux avec coûts d’ajout de capacité

Les problèmes de conception de réseaux ont reçu un intérêt particulier et ont été largement étudiés de par leurs nombreuses applications dans différents domaines, tels que les transports et les télécommunications. Nous nous intéressons dans ce mémoire au problème de conception de réseaux avec coûts d’ajout de capacité. Il s’agit d’installer un ensemble d’équipements sur un réseau en vue de satisfaire la demande, tout en respectant les contraintes de capacité, chaque arc pouvant admettre plusieurs équipements. L’objectif est de minimiser les coûts variables de transport des produits et les coûts fixes d’installation ou d’augmentation de capacité des équipements. La méthode que nous envisageons pour résoudre ce problème est basée sur les techniques utilisées en programmation linéaire en nombres entiers, notamment celles de génération de colonnes et de coupes. Ces méthodes sont introduites dans un algorithme général de branch-and-bound basé sur la relaxation linéaire. Nous avons testé notre méthode sur quatre groupes d’instances de tailles différentes, et nous l’avons comparée à CPLEX, qui constitue un des meilleurs solveurs permettant de résoudre des problèmes d’optimisation, ainsi qu’à une méthode existante dans la littérature combinant des méthodes exactes et heuristiques. Notre méthode a été plus performante que ces deux méthodes, notamment pour les instances de très grandes tailles.