Modeling, simulation and application of bacterial transduction in genetic algorithms

At present, all methods in Evolutionary Computation are bioinspired by the fundamental principles of neo-Darwinism, as well as by a vertical gene transfer. Virus transduction is one of the key mechanisms of horizontal gene propagation in microorganisms (e.g. bacteria). In the present paper, we model and simulate a transduction operator, exploring the possible role and usefulness of transduction in a genetic algorithm. The genetic algorithm including transduction has been named PETRI (abbreviation of Promoting Evolution Through Reiterated Infection). Our results showed how PETRI approaches higher fitness values as transduction probability comes close to 100%. The conclusion is that transduction improves the performance of a genetic algorithm, assuming a population divided among several sub-populations or ?bacterial colonies?.

Computación evolutiva de bosques de expansión mínimos con restricción de grado y de rol

Encontrar el árbol de expansión mínimo con restricción de grado de un grafo (DCMST por sus siglas en inglés) es un problema NP-complejo ampliamente estudiado. Una de sus aplicaciones más importantes es el dise~no de redes. Aquí nosotros tratamos una nueva variante del problema DCMST, que consiste en encontrar el árbol de expansión mínimo no solo con restricciones de grado, sino también con restricciones de rol (DRCMST), es decir, a~nadimos restricciones para restringir el rol que los nodos tienen en el árbol. Estos roles pueden ser nodo raíz, nodo intermedio o nodo hoja. Por otra parte, no limitamos el número de nodos raíz a uno, por lo que, en general, construiremos bosques de DRCMSTs. El modelado en los problemas de dise~no de redes puede beneficiarse de la posibilidad de generar más de un árbol y determinar el rol de los nodos en la red. Proponemos una nueva representación basada en permutaciones para codificar los bosques de DRCMSTs. En esta nueva representación, una permutación codifica simultáneamente todos los árboles que se construirán. Nosotros simulamos una amplia variedad de problemas DRCMST que optimizamos utilizando ocho algoritmos de computación evolutiva diferentes que codifican los individuos de la población utilizando la representación propuesta. Los algoritmos que utilizamos son: algoritmo de estimación de distribuciones (EDA), algoritmo genético generacional (gGA), algoritmo genético de estado estacionario (ssGA), estrategia evolutiva basada en la matriz de covarianzas (CMAES), evolución diferencial (DE), estrategia evolutiva elitista (ElitistES), estrategia evolutiva no elitista (NonElitistES) y optimización por enjambre de partículas (PSO). Los mejores resultados fueron para el algoritmo de estimación de distribuciones utilizado y ambos tipos de algoritmos genéticos, aunque los algoritmos genéticos fueron significativamente más rápidos.---ABSTRACT---Finding the degree-constrained minimum spanning tree (DCMST) of a graph is a widely studied NP-hard problem. One of its most important applications is network design. Here we deal with a new variant of the DCMST problem, which consists of finding not only the degree- but also the role-constrained minimum spanning tree (DRCMST), i.e., we add constraints to restrict the role of the nodes in the tree to root, intermediate or leaf node. Furthermore, we do not limit the number of root nodes to one, thereby, generally, building a forest of DRCMSTs. The modeling of network design problems can benefit from the possibility of generating more than one tree and determining the role of the nodes in the network. We propose a novel permutation-based representation to encode the forest of DRCMSTs. In this new representation, one permutation simultaneously encodes all the trees to be built. We simulate a wide variety of DRCMST problems which we optimize using eight diferent evolutionary computation algorithms encoding individuals of the population using the proposed representation. The algorithms we use are: estimation of distribution algorithm (EDA), generational genetic algorithm (gGA), steady-state genetic algorithm (ssGA), covariance matrix adaptation evolution strategy (CMAES), diferential evolution (DE), elitist evolution strategy (ElististES), non-elitist evolution strategy (NonElististES) and particle swarm optimization (PSO). The best results are for the estimation of distribution algorithm and both types of genetic algorithms, although the genetic algorithms are significantly faster. iv

A INFLUÊNCIA DAS PRÁTICAS PEDAGÓGICAS DOCENTES E DAS BARREIRAS DISCENTES SOBRE O DESENVOLVIMENTO DA CRIATIVIDADE DO FUTURO ADMINISTRADOR

As empresas que almejam garantir e melhorar sua posição dentro de em um mercado cada vez mais competitivo precisam estar sempre atualizadas e em constante evolução. Na busca contínua por essa evolução, investem em projetos de Pesquisa & Desenvolvimento (P&D) e em seu capital humano para promover a criatividade e a inovação organizacional. As pessoas têm papel fundamental no desenvolvimento da inovação, mas para que isso possa florescer de forma constante é preciso comprometimento e criatividade para a geração de ideias. Criatividade é pensar o novo; inovação é fazer acontecer. Porém, encontrar pessoas com essas qualidades nem sempre é tarefa fácil e muitas vezes é preciso estimular essas habilidades e características para que se tornem efetivamente criativas. Os cursos de graduação podem ser uma importante ferramenta para trabalhar esses aspectos, características e habilidades, usando métodos e práticas de ensino que auxiliem no desenvolvimento da criatividade, pois o ambiente ensino-aprendizagem pesa significativamente na formação das pessoas. O objetivo deste estudo é de identificar quais fatores têm maior influência sobre o desenvolvimento da criatividade em um curso de graduação em administração, analisando a influência das práticas pedagógicas dos docentes e as barreiras internas dos discentes. O referencial teórico se baseia principalmente nos trabalhos de Alencar, Fleith, Torrance e Wechsler. A pesquisa transversal de abordagem quantitativa teve como público-alvo os alunos do curso de Administração de uma universidade confessional da Grande São Paulo, que responderam 465 questionários compostos de três escalas. Para as práticas docentes foi adaptada a escala de Práticas Docentes em relação à Criatividade. Para as barreiras internas foi adaptada a escala de Barreiras da Criatividade Pessoal. Para a análise da percepção do desenvolvimento da criatividade foi construída e validada uma escala baseada no referencial de características de uma pessoa criativa. As análises estatísticas descritivas e fatoriais exploratórias foram realizadas no software Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), enquanto as análises fatoriais confirmatórias e a mensuração da influência das práticas pedagógicas e das barreiras internas sobre a percepção do desenvolvimento da criatividade foram realizadas por modelagem de equação estrutural utilizando o algoritmo Partial Least Squares (PLS), no software Smart PLS 2.0. Os resultados apontaram que as práticas pedagógicas e as barreiras internas dos discentes explicam 40% da percepção de desenvolvimento da criatividade, sendo as práticas pedagógicas que exercem maior influencia. A pesquisa também apontou que o tipo de temática e o período em que o aluno está cursando não têm influência sobre nenhum dos três construtos, somente o professor influencia as práticas pedagógicas.

An evolutive approach for the delineation of local labour markets

This paper presents a new approach to the delineation of local labour markets based on evolutionary computation. The main objective is the regionalisation of a given territory into functional regions based on commuting flows. According to the relevant literature, such regions are defined so that (a) their boundaries are rarely crossed in daily journeys to work, and (b) a high degree of intra-area movement exists. This proposal merges municipalities into functional regions by maximizing a fitness function that measures aggregate intra-region interaction under constraints of inter-region separation and minimum size. Real results are presented based on the latest database from the Census of Population in the Region of Valencia. Comparison between the results obtained through the official method which currently is most widely used (that of British Travel-to-Work Areas) and those from our approach is also presented, showing important improvements in terms of both the number of different market areas identified that meet the statistical criteria and the degree of aggregate intra-market interaction.

A memetic algorithm for the delineation of local labour markets

Given a territory composed of basic geographical units, the delineation of local labour market areas (LLMAs) can be seen as a problem in which those units are grouped subject to multiple constraints. In previous research, standard genetic algorithms were not able to find valid solutions, and a specific evolutionary algorithm was developed. The inclusion of multiple ad hoc operators allowed the algorithm to find better solutions than those of a widely-used greedy method. However, the percentage of invalid solutions was still very high. In this paper we improve that evolutionary algorithm through the inclusion of (i) a reparation process, that allows every invalid individual to fulfil the constraints and contribute to the evolution, and (ii) a hillclimbing optimisation procedure for each generated individual by means of an appropriate reassignment of some of its constituent units. We compare the results of both techniques against the previous results and a greedy method.

Tuning compilations by multi-objective optimization: Application to Apache web server

Modern compilers present a great and ever increasing number of options which can modify the features and behavior of a compiled program. Many of these options are often wasted due to the required comprehensive knowledge about both the underlying architecture and the internal processes of the compiler. In this context, it is usual, not having a single design goal but a more complex set of objectives. In addition, the dependencies between different goals are difficult to be a priori inferred. This paper proposes a strategy for tuning the compilation of any given application. This is accomplished by using an automatic variation of the compilation options by means of multi-objective optimization and evolutionary computation commanded by the NSGA-II algorithm. This allows finding compilation options that simultaneously optimize different objectives. The advantages of our proposal are illustrated by means of a case study based on the well-known Apache web server. Our strategy has demonstrated an ability to find improvements up to 7.5% and up to 27% in context switches and L2 cache misses, respectively, and also discovers the most important bottlenecks involved in the application performance.

Delineating zones to increase geographical detail in individual response data files: An application to the Spanish 2011 Census of population

Due to confidentiality considerations, the microdata available from the 2011 Spanish Census have been codified at a provincial (NUTS 3) level except when the municipal (LAU 2) population exceeds 20,000 inhabitants (a requirement that is met by less than 5% of all municipalities). For the remainder of the municipalities within a given province, information is only provided for their classification in wide population intervals. These limitations, hampering territorially-focused socio-economic analyses, and more specifically, those related to the labour market, are observed in many other countries. This article proposes and demonstrates an automatic procedure aimed at delineating a set of areas that meet such population requirements and that may be used to re-codify the geographic reference in these cases, thereby increasing the territorial detail at which individual information is available. The method aggregates municipalities into clusters based on the optimisation of a relevant objective function subject to a number of statistical constraints, and is implemented using evolutionary computation techniques. Clusters are defined to fit outer boundaries at the level of labour market areas.

Ultraconserved elements in the human genome

There are 481 segments longer than 200 base pairs (bp) that are absolutely conserved (100% identity with no insertions or deletions) between orthologous regions of the human, rat, and mouse genomes. Nearly all of these segments are also conserved in the chicken and dog genomes, with an average of 95 and 99% identity, respectively. Many are also significantly conserved in fish. These ultraconserved elements of the human genome are most often located either overlapping exons in genes involved in RNA processing or in introns or nearby genes involved in the regulation of transcription and development. Along with more than 5000 sequences of over 100 bp that are absolutely conserved among the three sequenced mammals, these represent a class of genetic elements whose functions and evolutionary origins are yet to be determined, but which are more highly conserved between these species than are proteins and appear to be essential for the ontogeny of mammals and other vertebrates.

A general-purpose tunable landscape generator

The research literature on metalieuristic and evolutionary computation has proposed a large number of algorithms for the solution of challenging real-world optimization problems. It is often not possible to study theoretically the performance of these algorithms unless significant assumptions are made on either the algorithm itself or the problems to which it is applied, or both. As a consequence, metalieuristics are typically evaluated empirically using a set of test problems. Unfortunately, relatively little attention has been given to the development of methodologies and tools for the large-scale empirical evaluation and/or comparison of metaheuristics. In this paper, we propose a landscape (test-problem) generator that can be used to generate optimization problem instances for continuous, bound-constrained optimization problems. The landscape generator is parameterized by a small number of parameters, and the values of these parameters have a direct and intuitive interpretation in terms of the geometric features of the landscapes that they produce. An experimental space is defined over algorithms and problems, via a tuple of parameters for any specified algorithm and problem class (here determined by the landscape generator). An experiment is then clearly specified as a point in this space, in a way that is analogous to other areas of experimental algorithmics, and more generally in experimental design. Experimental results are presented, demonstrating the use of the landscape generator. In particular, we analyze some simple, continuous estimation of distribution algorithms, and gain new insights into the behavior of these algorithms using the landscape generator.

A mathematical modelling technique for the analysis of the dynamics of a simple continuous EDA

This paper presents some initial attempts to mathematically model the dynamics of a continuous estimation of distribution algorithm (EDA) based on a Gaussian distribution and truncation selection. Case studies are conducted on both unimodal and multimodal problems to highlight the effectiveness of the proposed technique and explore some important properties of the EDA. With some general assumptions, we show that, for ID unimodal problems and with the (mu, lambda) scheme: (1). The behaviour of the EDA is dependent only on the general shape of the test function, rather than its specific form; (2). When initialized far from the global optimum, the EDA has a tendency to converge prematurely; (3). Given a certain selection pressure, there is a unique value for the proposed amplification parameter that could help the EDA achieve desirable performance; for ID multimodal problems: (1). The EDA could get stuck with the (mu, lambda) scheme; (2). The EDA will never get stuck with the (mu, lambda) scheme.

Playing in continuous spaces: Some analysis and extension of population-based incremental learning

As an alternative to traditional evolutionary algorithms (EAs), population-based incremental learning (PBIL) maintains a probabilistic model of the best individual(s). Originally, PBIL was applied in binary search spaces. Recently, some work has been done to extend it to continuous spaces. In this paper, we review two such extensions of PBIL. An improved version of the PBIL based on Gaussian model is proposed that combines two main features: a new updating rule that takes into account all the individuals and their fitness values and a self-adaptive learning rate parameter. Furthermore, a new continuous PBIL employing a histogram probabilistic model is proposed. Some experiments results are presented that highlight the features of the new algorithms.

Structure and dynamics of a gene network model incorporating small RNAs

As advances in molecular biology continue to reveal additional layers of complexity in gene regulation, computational models need to incorporate additional features to explore the implications of new theories and hypotheses. It has recently been suggested that eukaryotic organisms owe their phenotypic complexity and diversity to the exploitation of small RNAs as signalling molecules. Previous models of genetic systems are, for several reasons, inadequate to investigate this theory. In this study, we present an artificial genome model of genetic regulatory networks based upon previous work by Torsten Reil, and demonstrate how this model generates networks with biologically plausible structural and dynamic properties. We also extend the model to explore the implications of incorporating regulation by small RNA molecules in a gene network. We demonstrate how, using these signals, highly connected networks can display dynamics that are more stable than expected given their level of connectivity.

A INFLUÊNCIA DAS PRÁTICAS PEDAGÓGICAS DOCENTES E DAS BARREIRAS DISCENTES SOBRE O DESENVOLVIMENTO DA CRIATIVIDADE DO FUTURO ADMINISTRADOR

As empresas que almejam garantir e melhorar sua posição dentro de em um mercado cada vez mais competitivo precisam estar sempre atualizadas e em constante evolução. Na busca contínua por essa evolução, investem em projetos de Pesquisa & Desenvolvimento (P&D) e em seu capital humano para promover a criatividade e a inovação organizacional. As pessoas têm papel fundamental no desenvolvimento da inovação, mas para que isso possa florescer de forma constante é preciso comprometimento e criatividade para a geração de ideias. Criatividade é pensar o novo; inovação é fazer acontecer. Porém, encontrar pessoas com essas qualidades nem sempre é tarefa fácil e muitas vezes é preciso estimular essas habilidades e características para que se tornem efetivamente criativas. Os cursos de graduação podem ser uma importante ferramenta para trabalhar esses aspectos, características e habilidades, usando métodos e práticas de ensino que auxiliem no desenvolvimento da criatividade, pois o ambiente ensino-aprendizagem pesa significativamente na formação das pessoas. O objetivo deste estudo é de identificar quais fatores têm maior influência sobre o desenvolvimento da criatividade em um curso de graduação em administração, analisando a influência das práticas pedagógicas dos docentes e as barreiras internas dos discentes. O referencial teórico se baseia principalmente nos trabalhos de Alencar, Fleith, Torrance e Wechsler. A pesquisa transversal de abordagem quantitativa teve como público-alvo os alunos do curso de Administração de uma universidade confessional da Grande São Paulo, que responderam 465 questionários compostos de três escalas. Para as práticas docentes foi adaptada a escala de Práticas Docentes em relação à Criatividade. Para as barreiras internas foi adaptada a escala de Barreiras da Criatividade Pessoal. Para a análise da percepção do desenvolvimento da criatividade foi construída e validada uma escala baseada no referencial de características de uma pessoa criativa. As análises estatísticas descritivas e fatoriais exploratórias foram realizadas no software Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), enquanto as análises fatoriais confirmatórias e a mensuração da influência das práticas pedagógicas e das barreiras internas sobre a percepção do desenvolvimento da criatividade foram realizadas por modelagem de equação estrutural utilizando o algoritmo Partial Least Squares (PLS), no software Smart PLS 2.0. Os resultados apontaram que as práticas pedagógicas e as barreiras internas dos discentes explicam 40% da percepção de desenvolvimento da criatividade, sendo as práticas pedagógicas que exercem maior influencia. A pesquisa também apontou que o tipo de temática e o período em que o aluno está cursando não têm influência sobre nenhum dos três construtos, somente o professor influencia as práticas pedagógicas.

ANALISANDO A RELAÇÃO DOS VOLUMES DE EXPORTAÇÃO E DE IMPORTAÇÃO, PIB, TAXAS DE CÂMBIO E INFLAÇÃO NO PERÍODO DE 2004 A 2014. SÃO BERNARDO DO CAMPO 2015

As empresas que almejam garantir e melhorar sua posição dentro de em um mercado cada vez mais competitivo precisam estar sempre atualizadas e em constante evolução. Na busca contínua por essa evolução, investem em projetos de Pesquisa & Desenvolvimento (P&D) e em seu capital humano para promover a criatividade e a inovação organizacional. As pessoas têm papel fundamental no desenvolvimento da inovação, mas para que isso possa florescer de forma constante é preciso comprometimento e criatividade para a geração de ideias. Criatividade é pensar o novo; inovação é fazer acontecer. Porém, encontrar pessoas com essas qualidades nem sempre é tarefa fácil e muitas vezes é preciso estimular essas habilidades e características para que se tornem efetivamente criativas. Os cursos de graduação podem ser uma importante ferramenta para trabalhar esses aspectos, características e habilidades, usando métodos e práticas de ensino que auxiliem no desenvolvimento da criatividade, pois o ambiente ensino-aprendizagem pesa significativamente na formação das pessoas. O objetivo deste estudo é de identificar quais fatores têm maior influência sobre o desenvolvimento da criatividade em um curso de graduação em administração, analisando a influência das práticas pedagógicas dos docentes e as barreiras internas dos discentes. O referencial teórico se baseia principalmente nos trabalhos de Alencar, Fleith, Torrance e Wechsler. A pesquisa transversal de abordagem quantitativa teve como público-alvo os alunos do curso de Administração de uma universidade confessional da Grande São Paulo, que responderam 465 questionários compostos de três escalas. Para as práticas docentes foi adaptada a escala de Práticas Docentes em relação à Criatividade. Para as barreiras internas foi adaptada a escala de Barreiras da Criatividade Pessoal. Para a análise da percepção do desenvolvimento da criatividade foi construída e validada uma escala baseada no referencial de características de uma pessoa criativa. As análises estatísticas descritivas e fatoriais exploratórias foram realizadas no software Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), enquanto as análises fatoriais confirmatórias e a mensuração da influência das práticas pedagógicas e das barreiras internas sobre a percepção do desenvolvimento da criatividade foram realizadas por modelagem de equação estrutural utilizando o algoritmo Partial Least Squares (PLS), no software Smart PLS 2.0. Os resultados apontaram que as práticas pedagógicas e as barreiras internas dos discentes explicam 40% da percepção de desenvolvimento da criatividade, sendo as práticas pedagógicas que exercem maior influencia. A pesquisa também apontou que o tipo de temática e o período em que o aluno está cursando não têm influência sobre nenhum dos três construtos, somente o professor influencia as práticas pedagógicas.

Genetic algorithms for discovery of matrix multiplication methods

We present a parallel genetic algorithm for nding matrix multiplication algo-rithms. For 3 x 3 matrices our genetic algorithm successfully discovered algo-rithms requiring 23 multiplications, which are equivalent to the currently best known human-developed algorithms. We also studied the cases with less mul-tiplications and evaluated the suitability of the methods discovered. Although our evolutionary method did not reach the theoretical lower bound it led to an approximate solution for 22 multiplications.