Contribuciones sobre métodos óptimos y subóptimos de aproximaciones poligonales de curvas 2-D

Esta tesis versa sobre el an álisis de la forma de objetos 2D. En visión articial existen numerosos aspectos de los que se pueden extraer información. Uno de los más usados es la forma o el contorno de esos objetos. Esta característica visual de los objetos nos permite, mediante el procesamiento adecuado, extraer información de los objetos, analizar escenas, etc. No obstante el contorno o silueta de los objetos contiene información redundante. Este exceso de datos que no aporta nuevo conocimiento debe ser eliminado, con el objeto de agilizar el procesamiento posterior o de minimizar el tamaño de la representación de ese contorno, para su almacenamiento o transmisión. Esta reducción de datos debe realizarse sin que se produzca una pérdida de información importante para representación del contorno original. Se puede obtener una versión reducida de un contorno eliminando puntos intermedios y uniendo los puntos restantes mediante segmentos. Esta representación reducida de un contorno se conoce como aproximación poligonal. Estas aproximaciones poligonales de contornos representan, por tanto, una versión comprimida de la información original. El principal uso de las mismas es la reducción del volumen de información necesario para representar el contorno de un objeto. No obstante, en los últimos años estas aproximaciones han sido usadas para el reconocimiento de objetos. Para ello los algoritmos de aproximaci ón poligonal se han usado directamente para la extracci ón de los vectores de caracter ísticas empleados en la fase de aprendizaje. Las contribuciones realizadas por tanto en esta tesis se han centrado en diversos aspectos de las aproximaciones poligonales. En la primera contribución se han mejorado varios algoritmos de aproximaciones poligonales, mediante el uso de una fase de preprocesado que acelera estos algoritmos permitiendo incluso mejorar la calidad de las soluciones en un menor tiempo. En la segunda contribución se ha propuesto un nuevo algoritmo de aproximaciones poligonales que obtiene soluciones optimas en un menor espacio de tiempo que el resto de métodos que aparecen en la literatura. En la tercera contribución se ha propuesto un algoritmo de aproximaciones que es capaz de obtener la solución óptima en pocas iteraciones en la mayor parte de los casos. Por último, se ha propuesto una versi ón mejorada del algoritmo óptimo para obtener aproximaciones poligonales que soluciona otro problema de optimización alternativo.

Otimização evolucionária para problemas de transferência de calor em PCI usando MEC

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2015.

Development of new scenario decomposition techniques for linear and nonlinear stochastic programming

Une approche classique pour traiter les problèmes d’optimisation avec incertitude à deux- et multi-étapes est d’utiliser l’analyse par scénario. Pour ce faire, l’incertitude de certaines données du problème est modélisée par vecteurs aléatoires avec des supports finis spécifiques aux étapes. Chacune de ces réalisations représente un scénario. En utilisant des scénarios, il est possible d’étudier des versions plus simples (sous-problèmes) du problème original. Comme technique de décomposition par scénario, l’algorithme de recouvrement progressif est une des méthodes les plus populaires pour résoudre les problèmes de programmation stochastique multi-étapes. Malgré la décomposition complète par scénario, l’efficacité de la méthode du recouvrement progressif est très sensible à certains aspects pratiques, tels que le choix du paramètre de pénalisation et la manipulation du terme quadratique dans la fonction objectif du lagrangien augmenté. Pour le choix du paramètre de pénalisation, nous examinons quelques-unes des méthodes populaires, et nous proposons une nouvelle stratégie adaptive qui vise à mieux suivre le processus de l’algorithme. Des expériences numériques sur des exemples de problèmes stochastiques linéaires multi-étapes suggèrent que la plupart des techniques existantes peuvent présenter une convergence prématurée à une solution sous-optimale ou converger vers la solution optimale, mais avec un taux très lent. En revanche, la nouvelle stratégie paraît robuste et efficace. Elle a convergé vers l’optimalité dans toutes nos expériences et a été la plus rapide dans la plupart des cas. Pour la question de la manipulation du terme quadratique, nous faisons une revue des techniques existantes et nous proposons l’idée de remplacer le terme quadratique par un terme linéaire. Bien que qu’il nous reste encore à tester notre méthode, nous avons l’intuition qu’elle réduira certaines difficultés numériques et théoriques de la méthode de recouvrement progressif.

Interrelated product design activities sequencing with efficient tabu search algorithms

This paper proposes and investigates a metaheuristic tabu search algorithm (TSA) that generates optimal or near optimal solutions sequences for the feedback length minimization problem (FLMP) associated to a design structure matrix (DSM). The FLMP is a non-linear combinatorial optimization problem, belonging to the NP-hard class, and therefore finding an exact optimal solution is very hard and time consuming, especially on medium and large problem instances. First, we introduce the subject and provide a review of the related literature and problem definitions. Using the tabu search method (TSM) paradigm, this paper presents a new tabu search algorithm that generates optimal or sub-optimal solutions for the feedback length minimization problem, using two different neighborhoods based on swaps of two activities and shifting an activity to a different position. Furthermore, this paper includes numerical results for analyzing the performance of the proposed TSA and for fixing the proper values of its parameters. Then we compare our results on benchmarked problems with those already published in the literature. We conclude that the proposed tabu search algorithm is very promising because it outperforms the existing methods, and because no other tabu search method for the FLMP is reported in the literature. The proposed tabu search algorithm applied to the process layer of the multidimensional design structure matrices proves to be a key optimization method for an optimal product development.

Development of new scenario decomposition techniques for linear and nonlinear stochastic programming

Une approche classique pour traiter les problèmes d’optimisation avec incertitude à deux- et multi-étapes est d’utiliser l’analyse par scénario. Pour ce faire, l’incertitude de certaines données du problème est modélisée par vecteurs aléatoires avec des supports finis spécifiques aux étapes. Chacune de ces réalisations représente un scénario. En utilisant des scénarios, il est possible d’étudier des versions plus simples (sous-problèmes) du problème original. Comme technique de décomposition par scénario, l’algorithme de recouvrement progressif est une des méthodes les plus populaires pour résoudre les problèmes de programmation stochastique multi-étapes. Malgré la décomposition complète par scénario, l’efficacité de la méthode du recouvrement progressif est très sensible à certains aspects pratiques, tels que le choix du paramètre de pénalisation et la manipulation du terme quadratique dans la fonction objectif du lagrangien augmenté. Pour le choix du paramètre de pénalisation, nous examinons quelques-unes des méthodes populaires, et nous proposons une nouvelle stratégie adaptive qui vise à mieux suivre le processus de l’algorithme. Des expériences numériques sur des exemples de problèmes stochastiques linéaires multi-étapes suggèrent que la plupart des techniques existantes peuvent présenter une convergence prématurée à une solution sous-optimale ou converger vers la solution optimale, mais avec un taux très lent. En revanche, la nouvelle stratégie paraît robuste et efficace. Elle a convergé vers l’optimalité dans toutes nos expériences et a été la plus rapide dans la plupart des cas. Pour la question de la manipulation du terme quadratique, nous faisons une revue des techniques existantes et nous proposons l’idée de remplacer le terme quadratique par un terme linéaire. Bien que qu’il nous reste encore à tester notre méthode, nous avons l’intuition qu’elle réduira certaines difficultés numériques et théoriques de la méthode de recouvrement progressif.

Interrelated product design activities sequencing with efficient tabu search algorithms

This paper proposes and investigates a metaheuristic tabu search algorithm (TSA) that generates optimal or near optimal solutions sequences for the feedback length minimization problem (FLMP) associated to a design structure matrix (DSM). The FLMP is a non-linear combinatorial optimization problem, belonging to the NP-hard class, and therefore finding an exact optimal solution is very hard and time consuming, especially on medium and large problem instances. First, we introduce the subject and provide a review of the related literature and problem definitions. Using the tabu search method (TSM) paradigm, this paper presents a new tabu search algorithm that generates optimal or sub-optimal solutions for the feedback length minimization problem, using two different neighborhoods based on swaps of two activities and shifting an activity to a different position. Furthermore, this paper includes numerical results for analyzing the performance of the proposed TSA and for fixing the proper values of its parameters. Then we compare our results on benchmarked problems with those already published in the literature. We conclude that the proposed tabu search algorithm is very promising because it outperforms the existing methods, and because no other tabu search method for the FLMP is reported in the literature. The proposed tabu search algorithm applied to the process layer of the multidimensional design structure matrices proves to be a key optimization method for an optimal product development.

Multi-objective optimization of material model parameters of an adhesive layer by using SPEA2

The usage of multi material structures in industry, especially in the automotive industry are increasing. To overcome the difficulties in joining these structures, adhesives have several benefits over traditional joining methods. Therefore, accurate simulations of the entire process of fracture including the adhesive layer is crucial. In this paper, material parameters of a previously developed meso mechanical finite element (FE) model of a thin adhesive layer are optimized using the Strength Pareto Evolutionary Algorithm (SPEA2). Objective functions are defined as the error between experimental data and simulation data. The experimental data is provided by previously performed experiments where an adhesive layer was loaded in monotonically increasing peel and shear. Two objective functions are dependent on 9 model parameters (decision variables) in total and are evaluated by running two FEsimulations, one is loading the adhesive layer in peel and the other in shear. The original study converted the two objective functions into one function that resulted in one optimal solution. In this study, however, a Pareto frontis obtained by employing the SPEA2 algorithm. Thus, more insight into the material model, objective functions, optimal solutions and decision space is acquired using the Pareto front. We compare the results and show good agreement with the experimental data.

The Notion of the “Concept Instance”: Problems in Modeling Concept Change in SKOS

The U.S. National Science Foundation metadata registry under development for the National Science Digital Library (NSDL) is a repertory intended to manage both metadata schemes and schemas. The focus of this draft discussion paper is on the scheme side of the development work. In particular, the concern of the discussion paper is with issues around the creation of historical snapshots of concept changes and their encoding in SKOS. Through framing the problem as we see it, we hope to find an optimal solution to our need for a SKOS encoding of these snapshots. Since what we are seeking to model is concept change, it is necessary at the outset to make it clear that we are not talking about changes to a concept of such a nature that would require the declaration a new concept with its own URI.In the project, we avoid the use of the terms “version” and “versioning” with regard to changes in concepts and reserve their use to the significant changes of schemes as a whole. Significant changes triggering a new scheme version might include changes in scheme documentation that express a significant shift in the purpose, use or architecture of the scheme. We use the term “snapshot” to denote the state of a scheme at identifiable points in time. Thus, snapshots are identifiable views of a scheme that record the incremental changes that have occurred to concepts, relationships among concepts, and scheme documentation since the last snapshot. Aspects of concept change occur that we need to capture and make available both through the registry and through potentially in transmission of a scheme to other registries. We call these capturings “concept instances.”

Estructuración de los procesos y la función de recursos humanos alineados con el direccionamiento estratégico en Kathmandu restaurante

El direccionamiento estratégico está destinado para que las organizaciones cumplan con sus metas y tengan perdurabilidad en el tiempo; es una forma metodológica en la cual se establecen La formulación y el planteamiento estratégicos, se identifican las brechas entre el sueño de la empresa y su realidad, para desplegar la plata forma estratégica. Kathmandu es un restaurante conocido por su diversidad cultural gastronómica, ubicado en Usaquén al Norte de Bogotá. Su serviespacio reúne los sabores, aromas, decoración y elixires del oriente, su música incluye una fusión de sonidos que permite materializar la experiencia que quiere brindar para satisfacer las expectativas de sus comensales y brindarles una experiencia diferente. Los fines de semana presentan shows de danza de vientre, para acompañar la comida y el rato que dispongan disfrutar en este lugar. Este restaurante tiene un diferenciador en su servicio, que le ofrece una ventaja competitiva, Kathmandu brinda la posibilidad de que además del deleite de sus platos, los clientes puedan adquirir toda la decoración de este lugar, estas son artesanías originales traídas de Nepal, India, Tailandia, Indonesia y sus alrededores. Otro atrayente de este restaurante son los cocteles alusivos a las regiones del oriente, y la narguile que ofrece a sus clientes. Al pasar de los años, ciertos inconvenientes presentados en el negocio, con los clientes, el personal y las utilidades, han hecho que los gerentes se preocupen por encontrar la raíz del problema y buscar la solución óptima para perdurar en el tiempo con los mejores beneficios posibles, pues las estrategias que estaban implementando no van acorde a su misión y visión, por lo que es necesario realizar una restructuración de ciertos procesos enfocados al direccionamiento estratégico. Se realizó un análisis en una reunión junto a las directivas sobre cada área de la organización donde se evidenciaron problemas que deben ser tratados para hacer de Kathmandu una empresa más eficiente, eficaz y productiva. Y prepararla para afrontar los cambios que el tiempo le presente, en cuanto a preferencias de los clientes, competencia, entre otras, bien sean a corto, mediano o largo plazo. Algunos de los principales problemas encontrados son: el servicio al cliente, la selección adecuada de personal y capacitación de este, la falta de manejo de un conducto jerárquico y repartición de funciones entre los colaboradores, el informe adecuado sobre la inconformidad de los clientes con su solución, el manual de funciones, el manejo de inventarios y su rotación, verificación de calidad de los productos, manejo de proveedores, entre otros. Kathmandu, a pesar de tener problemas evidentes, es una empresa que por los servicios y productos que ofrece sigue generando buenas utilidades, por esto los gerentes no le habían prestado la debida atención a estos inconvenientes que están poniendo en juego la perdurabilidad de la empresa y que afecta la optimización de las utilidades y minimización de costes sin afectar la calidad brindada al cliente. El objetivo de este restaurante es que el área de recursos humanos sea restructurada en cada uno de los procesos para articularla al direccionamiento estratégico de Kathmandu; pues en esta área se generan la mayoría de los problemas presentados anteriormente. El presente proyecto pretende diseñar el direccionamiento estratégico del área recursos humanos del restaurante Kathmandu para superar la problemática identificada y garantizar la efectividad de sus procesos y adicionalmente evidenciar la creencia de éxito sostenido que se manejaba en este lugar. Este proyecto se realizara con una metodología mixta, para tener aspectos de la investigación cuantitativa y cualitativa y poder realizar una investigación más completa que lleve a una óptima solución del problema abarcado. Se utilizara el direccionamiento estratégico como herramienta para replantear el área de recursos humanos de la organización y alcanzar la efectividad en sus procesos.

Implementación de un algoritmo genético para la asignación de aulas en un centro de estudio (ING)

The genetic algorithm is a very efficient tool to solve optimization problems. On the other hand, the classroom assignation in any education center, particularly those that does not have enough quantity of classrooms for the courseʼs demand converts it in an optimization problem. In the Department of Computer Science (Universidad de Costa Rica) this work is carried out manually every six months. Besides, at least two persons of the department are dedicated full time to this labor for one week or more. The present article describes an automatic solution that not only reduces the response time to seconds but it also finds an optimal solution in the majority of the cases. In addition gives flexibility in using the program when the information involved with classroom assignation has to be updated. The interface is simple an easy to use.

The Role of B5G UAV-Aided Mobile Networks

With the advent of 5G, several novel network paradigms and technologies have been proposed to fulfil the key requirements imposed. Flexibility, efficiency and scalability, along with sustainability and convenience for expenditure have to be addressed in targeting these brand new needs. Among novel paradigms introduced in the scientific literature in recent years, a constant and increasing interest lies in the use of unmanned aerial vehicles (UAVs) as network nodes supporting the legacy terrestrial network for service provision. Their inherent features of moving nodes make them able to be deployed on-demand in real-time. Which, in practical terms, means having them acting as a base station (BS) when and where there is the highest need. This thesis investigates then the potential role of UAV-aided mobile radio networks, in order to validate the concept of adding an aerial network component and assess the system performance, from early to later stages of its deployment. This study is intended for 5G and beyond systems, to allow time for the technology to mature. Since advantages can be manyfold, the aerial network component is considered at the network layer under several aspects, from connectivity to radio resource management. A particular emphasis is given to trajectory design, because of the efficiency and flexibility it potentially adds to the infrastructure. Two different frameworks have been proposed, to take into account both a re-adaptable heuristic and an optimal solution. Moreover, diverse use cases are taken under analysis, from mobile broadband to machine and vehicular communications. The thesis aim is thus to discuss the potential and advantages of UAV-aided systems from a broad perspective. Results demonstrate that the technology has good prospects for diverse scenarios with a few arrangements.

The three-dimensional single-bin-size bin packing problem: combining metaheuristic and machine learning approaches

The Three-Dimensional Single-Bin-Size Bin Packing Problem is one of the most studied problem in the Cutting & Packing category. From a strictly mathematical point of view, it consists of packing a finite set of strongly heterogeneous “small” boxes, called items, into a finite set of identical “large” rectangles, called bins, minimizing the unused volume and requiring that the items are packed without overlapping. The great interest is mainly due to the number of real-world applications in which it arises, such as pallet and container loading, cutting objects out of a piece of material and packaging design. Depending on these real-world applications, more objective functions and more practical constraints could be needed. After a brief discussion about the real-world applications of the problem and a exhaustive literature review, the design of a two-stage algorithm to solve the aforementioned problem is presented. The algorithm must be able to provide the spatial coordinates of the placed boxes vertices and also the optimal boxes input sequence, while guaranteeing geometric, stability, fragility constraints and a reduced computational time. Due to NP-hard complexity of this type of combinatorial problems, a fusion of metaheuristic and machine learning techniques is adopted. In particular, a hybrid genetic algorithm coupled with a feedforward neural network is used. In the first stage, a rich dataset is created starting from a set of real input instances provided by an industrial company and the feedforward neural network is trained on it. After its training, given a new input instance, the hybrid genetic algorithm is able to run using the neural network output as input parameter vector, providing as output the optimal solution. The effectiveness of the proposed works is confirmed via several experimental tests.

A new approach for the solution of the optimal set-point tracking problem for nonlinear systems

In this paper, a discrete time dynamic integrated system optimisation and parameter estimation algorithm is applied to the solution of the nonlinear tracking optimal control problem. A version of the algorithm with a linear-quadratic model-based problem is developed and implemented in software. The algorithm implemented is tested with simulation examples.