Probabilistic models for the prediction of a ship performance in dynamic ice

We introduce two probabilistic, data-driven models that predict a ship's speed and the situations where a ship is probable to get stuck in ice based on the joint effect of ice features such as the thickness and concentration of level ice, ice ridges, rafted ice, moreover ice compression is considered. To develop the models to datasets were utilized. First, the data from the Automatic Identification System about the performance of a selected ship was used. Second, a numerical ice model HELMI, developed in the Finnish Meteorological Institute, provided information about the ice field. The relations between the ice conditions and ship movements were established using Bayesian learning algorithms. The case study presented in this paper considers a single and unassisted trip of an ice-strengthened bulk carrier between two Finnish ports in the presence of challenging ice conditions, which varied in time and space. The obtained results show good prediction power of the models. This means, on average 80% for predicting the ship's speed within specified bins, and above 90% for predicting cases where a ship may get stuck in ice. We expect this new approach to facilitate the safe and effective route selection problem for ice-covered waters where the ship performance is reflected in the objective function.

A probabilistic model estimating oil spill clean-up costs - a case study for the Gulf of Finland

Existing models estimating oil spill costs at sea are based on data from the past, and they usually lack a systematic approach. This make them passive, and limits their ability to forecast the effect of the changes in the oil combating fleet or location of a spill on the oil spill costs. In this paper we make an attempt towards the development of a probabilistic and systematic model estimating the costs of clean-up operations for the Gulf of Finland. For this purpose we utilize expert knowledge along with the available data and information from literature. Then, the obtained information is combined into a framework with the use of a Bayesian Belief Networks. Due to lack of data, we validate the model by comparing its results with existing models, with which we found good agreement. We anticipate that the presented model can contribute to the cost-effective oil-combating fleet optimization for the Gulf of Finland. It can also facilitate the accident consequences estimation in the framework of formal safety assessment (FSA).

Framework for risk assessment for maritime transportation systems

Maritime accidents involving ships carrying passengers may pose a high risk with respect to human casualties. For effective risk mitigation, an insight into the process of risk escalation is needed. This requires a proactive approach when it comes to risk modelling for maritime transportation systems. Most of the existing models are based on historical data on maritime accidents, and thus they can be considered reactive instead of proactive. This paper introduces a systematic, transferable and proactive framework estimating the risk for maritime transportation systems, meeting the requirements stemming from the adopted formal definition of risk. The framework focuses on ship-ship collisions in the open sea, with a RoRo/Passenger ship (RoPax) being considered as the struck ship. First, it covers an identification of the events that follow a collision between two ships in the open sea, and, second, it evaluates the probabilities of these events, concluding by determining the severity of a collision. The risk framework is developed with the use of Bayesian Belief Networks and utilizes a set of analytical methods for the estimation of the risk model parameters. The model can be run with the use of GeNIe software package. Finally, a case study is presented, in which the risk framework developed here is applied to a maritime transportation system operating in the Gulf of Finland (GoF). The results obtained are compared to the historical data and available models, in which a RoPax was involved in a collision, and good agreement with the available records is found.

Genetic Influences on Exercise Participation in 37.051 Twin Pairs from Seven Countries

Background A sedentary lifestyle remains a major threat to health in contemporary societies. To get more insight in the relative contribution of genetic and environmental influences on individual differences in exercise participation, twin samples from seven countries participating in the GenomEUtwin project were used. Methodology Self-reported data on leisure time exercise behavior from Australia, Denmark, Finland, Norway, the Netherlands, Sweden and United Kingdom were used to create a comparable index of exercise participation in each country (60 minutes weekly at a minimum intensity of four metabolic equivalents). Principal Findings Modest geographical variation in exercise participation was revealed in 85,198 subjects, aged 19–40 years. Modeling of monozygotic and dizygotic twin resemblance showed that genetic effects play an important role in explaining individual differences in exercise participation in each country. Shared environmental effects played no role except for Norwegian males. Heritability of exercise participation in males and females was similar and ranged from 48% to 71% (excluding Norwegian males). Conclusions Genetic variation is important in individual exercise behavior and may involve genes influencing the acute mood effects of exercise, high exercise ability, high weight loss ability, and personality. This collaborative study suggests that attempts to find genes influencing exercise participation can pool exercise data across multiple countries and different instruments

Au1to-reporte de la condición física relacionada con la salud en una muestra de escolares del distrito Bogotá: estudio FUPRECOL

Introducción y objetivo: La escala de auto-reporte de la condición física (IFIS) “The International FItness Scale”, fue creada como parte del proyecto financiado por la unión europea HELENA Study “Healthy Lifestyle in Europe by Nutrition in Adolescence”. A la fecha, no se conoce ningún estudio que haya examinado el auto-reporte de la condición física en un contexto distinto al Europeo. Este trabajo evalúa por auto-reporte la condición física relacionada con la salud (CFRS) en una muestra de niños y adolescentes del distrito de Bogotá pertenecientes al grupo FUPRECOL. Materiales y Método: Estudio transversal en 1.922 escolares (54.3% mujeres). Se aplicó de manera auto-administrada la escala “IFIS”. Se midió el peso, talla, circunferencia de cintura y se calculó el índice de masa corporal (IMC) en kg/m2. La capacidad aeróbica, el índice general de fuerza (z-score fuerza prensil + z-score salto de longitud), la velocidad/agilidad y la flexibilidad fueron como indicadores objetivos de la CFRS objetiva y directa. Resultados: La muestra estuvo conformada por 1.922 escolares, de los cuales 1.045 fueron mujeres (54.3%) y 877 hombres (45.6%). El análisis ANOVA mostró que los varones tenían mayores valores de peso (p<0.003), estatura (p<0.001), CC (p<0.001), capacidad aeróbica (p<0.001), velocidad/agilidad (p<0.001) e índice general de fuerza (p<0.001), mientras que las mujeres presentaron exceso de peso por IMC (sobrepeso y obesidad). En el componente de condición física general, las puntuaciones más altas en la escala “IFIS” se encontraron en la categoría buena (40%), seguido de aceptable (34%), mientras que la puntuación más baja se encontró en la categoría muy mala/mala (6%). En población general, relaciones lineales fueron observadas entre el auto-reporte de la CFRS por la escala “IFIS” y la mayoría de los indicadores del fitness evaluado objetivamente. El análisis post-hoc ajustado por sexo, edad y etapa de maduración reveló que los escolares que acusaron mejores valores en la auto-percepción de los dominios del “IFIS”, presentaron mejor desempeño en los indicadores de CFRS objetivos. Conclusión: Este trabajo describe por primera vez en población Latina, que el auto-reporte con la escala “IFIS”, es un instrumento válido para evaluar la CFRS, y además posee una adecuada capacidad para clasificar la aptitud física en población escolar de Bogotá, Colombia. Esta escala se encuentra disponible para otros investigadores interesados en evaluar la condición física muscular en América Latina.

Efeitos agudos de um programa de treino de prevenção de lesões na força e equilíbrio muscular dos rotadores dos ombros em nadadores

A natação competitiva é uma modalidade onde os praticantes realizam grandes volumes de treino diário, na qual a força propulsiva é obtida essencialmente pelos membros superiores, sendo fácil perceber que poderá ocorrer uma sobrecarga do complexo articular do ombro, que promove o desequilíbrio muscular das suas estruturas (Kluemper, Uhl & Hazelrigg, 2006). As lesões na coifa dos rotadores são comuns em natação devido à realização de inúmeras repetições de gestos técnicos que envolvem o complexo articular em causa e afetam nadadores de todas as idades e de todos os níveis (Johnson, Gauvin & Fredericson, 2003), sendo mesmo a lesão músculo-esquelética que mais afeta os nadadores de competição (Walker, Gabbe, Wajswelner, Blanch & Bennell, 2012). A incidência das dores nos ombros atinge 52% dos nadadores de elite e 27% dos nadadores que não são de elite. Também 47% dos nadadores entre os 10 e os 18 anos de idade e 66% dos nadadores seniores, já teve um episódio de dor no ombro (Heinlein & Cosgarea, 2010). De acordo com a literatura consultada, são vários os fatores de risco para a ocorrência de lesões no ombro em nadadores: laxidão e amplitude de movimentos da articulação glenoumeral, discinesia escapular, desequilíbrios de força na coifa dos rotadores, o género, o nível de natação competitiva, técnica e distância de nado e o uso de palas durante os treinos (Walker et al., 2012). Os músculos rotadores dos ombros, desempenham um papel fundamental na mobilidade e estabilidade da articulação glenoumeral. Ligeiros desequilíbrios na relação entre os RI e os RE do ombro, podem potencializar disfunções ou lesões articulares (Batalha et al., 2012). Desequilíbrios musculares no ombro, indicados por um baixo valor de rácio entre os RE e os RI, têm sido observados em pacientes com instabilidade articular glenoumeral, sendo considerado um fator de risco de lesão no ombro (Niederbracht & Schim, 2008; Lin, Ko, Lee, Chen & Wang, 2015). O tratamento de uma lesão desportiva pode ser difícil, dispendioso e moroso, pelo que se justifica a implementação de atividades e programas de prevenção (Parkkari, Kujala & Kannus, 2001; Edouard et al., 2013; Leppänen et al., 2013). Ao nível da prevenção das diferentes patologias do complexo articular dos ombros, especialmente aquelas com incidência na coifa dos rotadores, diversos clínicos e investigadores enfatizaram a importância da realização de programas de treino de fortalecimento dos músculos RI e RE, devido ao seu papel critico no aporte de estabilidade dinâmica e produção de força ao complexo articular do ombro (Tovin, 2006; Jang & Oh, 2014; Kim & Oh, 2015). Num estudo recente, Batalha et al. (2015) demonstraram que um programa de treino de força compensatório tem efeitos benéficos nos músculos da coifa dos rotadores do ombro, proporcionando não só um aumento dos valores de força dos RE e dos RI, mas também aumentando o equilíbrio muscular entre eles. De igual modo Wanivenhaus et al. (2012), defendem que um programa completo que inclua exercícios de flexibilidade e fortalecimento muscular dos ombros, deve formar a base do regime de treino de qualquer atleta de natação competitiva. Complementarmente, Gaunt & Maffulli (2011) referem que qualquer programa de fortalecimento muscular para os ombros dos nadadores, deve tentar reproduzir um número elevado de repetições, bem como a capacidade de resistência muscular, semelhante à que é requerida pela natação pura desportiva. Os mesmos autores referem como exemplo, um mínimo de 3 séries de 10 repetições para cada exercício do programa de treino, defendendo que assim, a coifa dos rotadores irá ser alvo de uma melhor solicitação. Tendo em conta os estudos apresentados e também devido às exigências colocadas pela natação retratadas anteriormente, fará todo o sentido que os nadadores realizem programas de treino para prevenção de lesões no ombro, tendo por base o reforço muscular. Este treino de prevenção de lesões tem sido tema de estudo de vários autores, (Parkkari et al., 2001; Leppänen et al., 2013; Edouard et al., 2013), assente em estudos longitudinais, essencialmente na comprovação e demonstração da sua eficácia. Contudo, são poucos os estudos com nadadores e nenhum autor se debruçou sobre os efeitos a curto prazo, ou seja, os efeitos causados imediatamente após a realização de um programa de prevenção de lesões para os rotadores do ombro. Reportando-nos a estudos com treino de prevenção de lesões nos ombros realizados com nadadores (Batalha et al., 2015, Kluemper, Uhl & Hazelrigg, 2006; Van de Velde, De Mey, Maenhout, Calders, & Cools, 2011), podemos constatar que os programas de treino são realizados antes do treino aquático. Esta metodologia levanta-nos algumas questões acerca dos efeitos inerentes à realização do programa de treino de reforço muscular, nomeadamente ao nível da possível fadiga que se possa instalar, podendo ou não por em causa a realização do treino aquático que se segue nas melhores condições. Desta forma, pretendemos com este trabalho, avaliar os efeitos agudos da realização de um programa de treino de prevenção de lesões para a coifa dos rotadores. Para o efeito propomo-nos avaliar a força, resistência e o equilíbrio muscular nos rotadores dos ombros em nadadores de competição, antes e após a realização de um programa de treino de prevenção de lesões. Com os resultados obtidos, esperamos obter algumas indicações sobre se a realização de um programa de treino compensatório tem ou não algum impacto ao nível da coifa dos rotadores dos ombros, que possa por em causa os objetivos de treino aquático a realizar posteriormente.