Task Assignment Algorithms for Heterogeneous Multiprocessors

Consider the problem of assigning implicit-deadline sporadic tasks on a heterogeneous multiprocessor platform comprising a constant number (denoted by t) of distinct types of processors—such a platform is referred to as a t-type platform. We present two algorithms, LPGIM and LPGNM, each providing the following guarantee. For a given t-type platform and a task set, if there exists a task assignment such that tasks can be scheduled to meet their deadlines by allowing them to migrate only between processors of the same type (intra-migrative), then: (i) LPGIM succeeds in finding such an assignment where the same restriction on task migration applies (intra-migrative) but given a platform in which only one processor of each type is 1 + α × t-1/t times faster and (ii) LPGNM succeeds in finding a task assignment where tasks are not allowed to migrate between processors (non-migrative) but given a platform in which every processor is 1 + α times faster. The parameter α is a property of the task set; it is the maximum of all the task utilizations that are no greater than one. To the best of our knowledge, for t-type heterogeneous multiprocessors: (i) for the problem of intra-migrative task assignment, no previous algorithm exists with a proven bound and hence our algorithm, LPGIM, is the first of its kind and (ii) for the problem of non-migrative task assignment, our algorithm, LPGNM, has superior performance compared to state-of-the-art.

Time-domain optimization of amplifiers based on distributed genetic algorithms

Thesis presented in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in the subject of Electrical and Computer Engineering

Híper-heurísticas com aprendizagem

A otimização nos sistemas de suporte à decisão atuais assume um carácter fortemente interdisciplinar relacionando-se com a necessidade de integração de diferentes técnicas e paradigmas na resolução de problemas reais complexos, sendo que a computação de soluções ótimas em muitos destes problemas é intratável. Os métodos de pesquisa heurística são conhecidos por permitir obter bons resultados num intervalo temporal aceitável. Muitas vezes, necessitam que a parametrização seja ajustada de forma a permitir obter bons resultados. Neste sentido, as estratégias de aprendizagem podem incrementar o desempenho de um sistema, dotando-o com a capacidade de aprendizagem, por exemplo, qual a técnica de otimização mais adequada para a resolução de uma classe particular de problemas, ou qual a parametrização mais adequada de um dado algoritmo num determinado cenário. Alguns dos métodos de otimização mais usados para a resolução de problemas do mundo real resultaram da adaptação de ideias de várias áreas de investigação, principalmente com inspiração na natureza - Meta-heurísticas. O processo de seleção de uma Meta-heurística para a resolução de um dado problema é em si um problema de otimização. As Híper-heurísticas surgem neste contexto como metodologias eficientes para selecionar ou gerar heurísticas (ou Meta-heurísticas) na resolução de problemas de otimização NP-difícil. Nesta dissertação pretende-se dar uma contribuição para o problema de seleção de Metaheurísticas respetiva parametrização. Neste sentido é descrita a especificação de uma Híperheurística para a seleção de técnicas baseadas na natureza, na resolução do problema de escalonamento de tarefas em sistemas de fabrico, com base em experiência anterior. O módulo de Híper-heurística desenvolvido utiliza um algoritmo de aprendizagem por reforço (QLearning), que permite dotar o sistema da capacidade de seleção automática da Metaheurística a usar no processo de otimização, assim como a respetiva parametrização. Finalmente, procede-se à realização de testes computacionais para avaliar a influência da Híper- Heurística no desempenho do sistema de escalonamento AutoDynAgents. Como conclusão genérica, é possível afirmar que, dos resultados obtidos é possível concluir existir vantagem significativa no desempenho do sistema quando introduzida a Híper-heurística baseada em QLearning.

Algorithms for time series clustering applied to biomedical signals

Thesis submitted in the fulfillment of the requirements for the Degree of Master in Biomedical Engineering

Intramedia, meta-interactividade e biocomunicação: a emergência da rede sistémica

Tese apresentada para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Doutor em Ciências da Comunicação – Cultura Contemporânea e Novas Tecnologias

New Concepts Towards the Synthesis of Digital Circuits Through Genetic Algorithms

This paper analyses the performance of a Genetic Algorithm using two new concepts, namely a static fitness function including a discontinuity measure and a fractional-order dynamic fitness function, for the synthesis of combinational logic circuits. In both cases, experiments reveal superior results in terms of speed and convergence to achieve a solution.

System Modeling and Control Through Fractional-Order Algorithms

The theory of fractional calculus goes back to the beginning of thr throry of differential calculus but its inherent complexity postponed the applications of the associated concepts. In the last decade the progress in the areas of chaos and fractals revealed subtle relationships with the fractional calculus leading to an increasing interest in the development of the new paradigm. In the area of automaticcontrol preliminary work has already been carried out but the proposed algorithms are restricted to the frequency domain. The paper discusses the design of fractional-order discrete-time controllers. The algorithms studied adopt the time domein, which makes them suited for z-transform analusis and discrete-time implementation. The performance of discrete-time fractional-order controllers with linear and non-linear systems is also investigated.

Is mental practice an effective adjunct therapeutic strategy for upper limb motor restoration after stroke? A systematic review and meta- analysis

Stroke is one of the most common conditions requiring rehabilitation, and its motor impairments are a major cause of permanent disability. Hemiparesis is observed by 80% of the patients after acute stroke. Neuroimaging studies showed that real and imagined movements have similarities regarding brain activation, supplying evidence that those similarities are based on the same process. Within this context, the combination of mental practice (MP) with physical and occupational therapy appears to be a natural complement based on neurorehabilitation concepts. Our study seeks to investigate if MP for stroke rehabilitation of upper limbs is an effective adjunct therapy. PubMed (Medline), ISI knowledge (Institute for Scientific Information) and SciELO (Scientific Electronic Library) were terminated on 20 February 2015. Data were collected on variables as follows: sample size, type of supervision, configuration of mental practice, setting the physical practice (intensity, number of sets and repetitions, duration of contractions, rest interval between sets, weekly and total duration), measures of sensorimotor deficits used in the main studies and significant results. Random effects models were used that take into account the variance within and between studies. Seven articles were selected. As there was no statistically significant difference between the two groups (MP vs control), showed a - 0.6 (95% CI: -1.27 to 0.04), for upper limb motor restoration after stroke. The present meta-analysis concluded that MP is not effective as adjunct therapeutic strategy for upper limb motor restoration after stroke.

From Mind to Body: Is Mental Practice Effective on Strength Gains? A Meta-Analysis

Mental practice is an internal reproduction of a motor act (whose intention is to promote learning and improving motor skills). Some studies have shown that other cognitive strategies also increase the strength and muscular resistance in healthy people by the enhancement of the performance during dynamic tasks. Mental training sessions may be primordial to improving muscle strength in different subjects. The aim of this study was to systematically review and meta-analiyze studies that assessed whether mental practice is effective in improving muscular strength. We conducted an electronic-computed search in Pub-Med/Medline and ISI Web of Knowledge, Scielo and manual searchs, searching papers written in English between 1991 and 2014. There were 44 studies in Pub-Med/Medline, 631 in ISI Web of Knowledge, 11 in Scielo and 3 in manual searchs databases. After exclusion of studies for duplicate, unrelated to the topic by title and summary, different samples and methodologies, a meta-analysis of 4 studies was carried out to identify the dose-response relationship. We did not find evidence that mental practice is effective in increasing strength in healthy individuals. There is no evidence that mental practice alone can be effective to induce strength gains or to optimize the training effects.

Testing Nelder-Mead Based Repulsion Algorithms for Multiple Roots of Nonlinear Systems via a Two-Level Factorial Design of Experiments

This paper addresses the challenging task of computing multiple roots of a system of nonlinear equations. A repulsion algorithm that invokes the Nelder-Mead (N-M) local search method and uses a penalty-type merit function based on the error function, known as 'erf', is presented. In the N-M algorithm context, different strategies are proposed to enhance the quality of the solutions and improve the overall efficiency. The main goal of this paper is to use a two-level factorial design of experiments to analyze the statistical significance of the observed differences in selected performance criteria produced when testing different strategies in the N-M based repulsion algorithm. The main goal of this paper is to use a two-level factorial design of experiments to analyze the statistical significance of the observed differences in selected performance criteria produced when testing different strategies in the N-M based repulsion algorithm.

Medicina Baseada na Evidência e Meta-Análise: à Procura do Santo Graal

Os autores reflectem sobre a evolução da formação médica, achando excessiva a ênfase dada actualmente à Medicina baseada na evidência e à meta-análise. Baseados numa análise dos problemas metodológicos dos ensaios clínicos controlados aleatórios e da meta-análise, tecem algumas considerações sobre a utilização destes métodos na prática clínica.

O impacto do sono no desempenho de tarefas de memória procedimental em crianças: Revisão sistemática e meta-análise

Introdução: Estudos actuais sugerem que o sono possui um papel importante na melhoria do desempenho motor em adultos. Porém, em crianças saudáveis os resultados são contraditórios, indicando que apenas a passagem do tempo pode produzir um ganho ilusório. Objetivo: Identificar e sumarizar a evidência acerca do impacto do sono no desempenho de tarefas de memória procedimental em crianças saudáveis. Métodos: Foi conduzida uma pesquisa bibliográfica nas principais bases de dados electrónicas, Medline, ISI Web of Science e Scopus. Esta foi realizada até 17 de Maio de 2015 e de acordo com o equação de pesquisa. Após a selecção dos artigos, segundo os critérios de inclusão e exclusão, avaliou-se a qualidade metodológica com recurso ao instrumento designado QATSDD (Quality Assessment Tool and Scoring Guidance Notes) e outro instrumento para estudos de intervenção beforeafter, sem grupo de controlo, desenvolvido por profissionais de sáude pertencentes ao National Institutes of Health. A meta-análise foi realizada com a medida do tempo de reacção, usando a diferença das médias padronizadas. O método estatístico utilizado foi Mantel-Haenszel para efeitos aleatórios. Resultados: Conduziu-se a revisão sistemática com quatorze artigos publicados entre 2007 e 2014, três estudos usados na meta-análise. Apenas quatro estudos denotaram melhorias, estatisticamente significativas, no que diz respeito ao efeito de um período de sono no desempenho de uma tarefa motora em crianças. Pelo contrário, a maioria dos estudos é a favor de que um período de sono prejudica o desempenho. Na meta-análise mostra-se que a vigília favorece os valores do tempo de reacção. Conclusões: A presente evidência não suporta o facto de que um período de sono optimiza o desempenho de tarefas de memória procedimental em crianças. Dadas as limitações apresentadas, nomeadamente a heterogeneidade das intervenções e reduzida qualidade metodológica dos estudos incluídos, sem grupo de controlo, sugere-se a realização de estudos futuros com maior nível de evidência.

Heuristics and policies for online pickup and delivery problems

Master Thesis