Automated network resilience optimization using computational intelligence methods

This paper presents an automated optimization framework able to provide network administrators with resilient routing configurations for link-state protocols, such as OSPF or IS-IS. In order to deal with the formulated NP-hard optimization problems, the devised framework is underpinned by the use of computational intelligence optimization engines, such as Multi-objective Evolutionary Algorithms (MOEAs). With the objective of demonstrating the framework capabilities, two illustrative Traffic Engineering methods are described, allowing to attain routing configurations robust to changes in the traffic demands and maintaining the network stable even in the presence of link failure events. The presented illustrative results clearly corroborate the usefulness of the proposed automated framework along with the devised optimization methods.

Genetic regulatory mechanisms by means of extended interactive Petri nets

In our work we have chosen to integrate formalism for knowledge representation with formalism for process representation as a way to specify and regulate the overall activity of a multi-cellular agent. The result of this approach is XP,N, another formalism, wherein a distributed system can be modeled as a collection of interrelated sub-nets sharing a common explicit control structure. Each sub-net represents a system of asynchronous concurrent threads modeled by a set of transitions. XP,N combines local state and control with interaction and hierarchy to achieve a high-level abstraction and to model the complex relationships between all the components of a distributed system. Viewed as a tool XP,N provides a carefully devised conflict resolution strategy that intentionally mimics the genetic regulatory mechanism used in an organic cell to select the next genes to process.

Optimization techniques to detect early ventilation extubation in intensive care units

The decision support models in intensive care units are developed to support medical staff in their decision making process. However, the optimization of these models is particularly difficult to apply due to dynamic, complex and multidisciplinary nature. Thus, there is a constant research and development of new algorithms capable of extracting knowledge from large volumes of data, in order to obtain better predictive results than the current algorithms. To test the optimization techniques a case study with real data provided by INTCare project was explored. This data is concerning to extubation cases. In this dataset, several models like Evolutionary Fuzzy Rule Learning, Lazy Learning, Decision Trees and many others were analysed in order to detect early extubation. The hydrids Decision Trees Genetic Algorithm, Supervised Classifier System and KNNAdaptive obtained the most accurate rate 93.2%, 93.1%, 92.97% respectively, thus showing their feasibility to work in a real environment.

Implications of the Hemodynamic Optimization Approach Guided by Right Heart Catheterization in Patients with Severe Heart Failure

OBJECTIVE: To report the hemodynamic and functional responses obtained with clinical optimization guided by hemodynamic parameters in patients with severe and refractory heart failure. METHODS: Invasive hemodynamic monitoring using right heart catheterization aimed to reach low filling pressures and peripheral resistance. Frequent adjustments of intravenous diuretics and vasodilators were performed according to the hemodynamic measurements. RESULTS: We assessed 19 patients (age = 48±12 years and ejection fraction = 21±5%) with severe heart failure. The intravenous use of diuretics and vasodilators reduced by 12 mm Hg (relative reduction of 43%) pulmonary artery occlusion pressure (P<0.001), with a concomitant increment of 6 mL per beat in stroke volume (relative increment of 24%, P<0.001). We observed significant associations between pulmonary artery occlusion pressure and mean pulmonary artery pressure (r=0.76; P<0.001) and central venous pressure (r=0.63; P<0.001). After clinical optimization, improvement in functional class occurred (P< 0.001), with a tendency towards improvement in ejection fraction and no impairment to renal function. CONCLUSION: Optimization guided by hemodynamic parameters in patients with refractory heart failure provides a significant improvement in the hemodynamic profile with concomitant improvement in functional class. This study emphasizes that adjustments in blood volume result in imme-diate benefits for patients with severe heart failure.

Optimización en el cómputos de algoritmos de cuadratura para funciones especiales. Optimization of quadrature algorithms for special functions.

En nuestro proyecto anterior aproximamos el cálculo de una integral definida con integrandos de grandes variaciones funcionales. Nuestra aproximación paraleliza el algoritmo de cómputo de un método adaptivo de cuadratura, basado en reglas de Newton-Cote. Los primeros resultados obtenidos fueron comunicados en distintos congresos nacionales e internacionales; ellos nos permintieron comenzar con una tipificación de las reglas de cuadratura existentes y una clasificación de algunas funciones utilizadas como funciones de prueba. Estas tareas de clasificación y tipificación no las hemos finalizado, por lo que pretendemos darle continuidad a fin de poder informar sobre la conveniencia o no de utilizar nuestra técnica. Para llevar adelante esta tarea se buscará una base de funciones de prueba y se ampliará el espectro de reglas de cuadraturas a utilizar. Además, nos proponemos re-estructurar el cálculo de algunas rutinas que intervienen en el cómputo de la mínima energía de una molécula. Este programa ya existe en su versión secuencial y está modelizado utilizando la aproximación LCAO. El mismo obtiene resultados exitosos en cuanto a precisión, comparado con otras publicaciones internacionales similares, pero requiere de un tiempo de cálculo significativamente alto. Nuestra propuesta es paralelizar el algoritmo mencionado abordándolo al menos en dos niveles: 1- decidir si conviene distribuir el cálculo de una integral entre varios procesadores o si será mejor distribuir distintas integrales entre diferentes procesadores. Debemos recordar que en los entornos de arquitecturas paralelas basadas en redes (típicamente redes de área local, LAN) el tiempo que ocupa el envío de mensajes entre los procesadores es muy significativo medido en cantidad de operaciones de cálculo que un procesador puede completar. 2- de ser necesario, paralelizar el cálculo de integrales dobles y/o triples. Para el desarrollo de nuestra propuesta se desarrollarán heurísticas para verificar y construir modelos en los casos mencionados tendientes a mejorar las rutinas de cálculo ya conocidas. A la vez que se testearán los algoritmos con casos de prueba. La metodología a utilizar es la habitual en Cálculo Numérico. Con cada propuesta se requiere: a) Implementar un algoritmo de cálculo tratando de lograr versiones superadoras de las ya existentes. b) Realizar los ejercicios de comparación con las rutinas existentes para confirmar o desechar una mejor perfomance numérica. c) Realizar estudios teóricos de error vinculados al método y a la implementación. Se conformó un equipo interdisciplinario integrado por investigadores tanto de Ciencias de la Computación como de Matemática. Metas a alcanzar Se espera obtener una caracterización de las reglas de cuadratura según su efectividad, con funciones de comportamiento oscilatorio y con decaimiento exponencial, y desarrollar implementaciones computacionales adecuadas, optimizadas y basadas en arquitecturas paralelas.

Participación de las células supresoras mieloides (CSM) y T regulatorias (Treg) en el control de la infección con Trypanosoma cruzi y el desarrollo de la patología inflamatoria asociada a la infeccion. Role of Myeloid-Derived Suppressor Cells and regulatory T cells in the control of T. cruzi infection and the infection-associated pathology.

La infección de mamíferos con el T. cruzi resulta en diferentes alteraciones inmunológicas que permiten la persistencia crónica del parásito y destrucción inflamatoria progresiva del tejido cardiaco, nervioso y hepático. Los mecanismos responsables de la patología de la enfermedad de Chagas han sido materia de intensa investigación habiéndose propuesto que el daño producido en esta enfermedad puede ser consecuencia de la respuesta inflamatoria del individuo infectado y/o de una acción directa del parásito sobre los tejidos del hospedador. El propósito del presente proyecto es estudiar comparativamente, en dos cepas de ratones con diferente susceptibilidad a la infección y desarrollo de patología, la participación y los mecanismos efectores de las células supresoras mieloides (CSM) y las celulas T regulatorias inducidas por la infección experimental con Trypanosoma cruzi en el control de la infección con este protozoario y en el desarrollo de la patología hepática siendo los objetivos especificos desarrolar: - Investigar la generación y/o reclutamiento de células de CSM en bazo e hígado de ratones infectados con Trypanosoma cruzi y su contribución a la desigual susceptibilidad a la infección y respuesta inmune desarrollada en las cepas de ratones BALB/c y C57BL/6; - Investigar la capacidad de las CSM inducidas por la infección con T. cruzi en bazo e hígado de ratones de ambas cepas para suprimir la respuesta de células T in vitro e indagar sobre los mecanismos de supresión utilizados; - Investigar la generación y/o reclutamiento de células Treg durante la infección experimental con Trypanosoma cruzi, su participación en la desigual susceptibilidad a la infección y respuesta inmune desarrollada en ambas cepas de ratones y los mecanismos de supresión utilizados. - Analizar en tejido hepático o leucocitos infiltrantes la presencia de COX2, PGE2, MMP2 y 9, IL1b, IL6, IDO, IL10 y GM-CSF capaces de inducir la expansión de las CSM; - Dilucidar si la administración del ligando para TLR2 (Pam3CyS) previo a la infección de ratones C57BL/6 (en los cuales se detecta un menor número de CSM) es capaz de modular la respuesta inflamatoria y el daño hepático a través de la inducción de CSM y/o T reg en hígado y bazo. La comprension de los eventos celulares y moleculares que regulan la producción de citoquinas pro- y anti-inflamatorias y otros mediadores, así como el papel de los receptores de la inmunidad innata durante la infección con T. cruzi contribuirá a responder interrogantes que son claves para el diseño de nuevas estrategias de intervención inmune tendientes a preservar los mecanismos de defensa del huésped. Two nonexclusive mechanisms have been proposed to explain the Chagas’s disease pathology: 1) The pathology of the disease seems to be consequence of the inflammatory response triggered for the parasite; or 2) The damage is produced by the parasite direct effect. Recently, we reported that TLR2, TLR4 and TLR9 (innate immune response receptors) are differentially modulated in injured livers from BALB/c (lesser liver pathology) and C57BL/6 (elevated liver pathology) mice during Trypanosoma cruzi infection. The aim of our proposal is the study of role of Myeloid-Derived Suppressor Cells (MDSC) and regulatory T cells in the control of T. cruzi infection and the infection-associated pathology. Our specific aims are: -To study the induction or recruitment of MDSC in splenn and liver of BALB/c and C57BL/6 mice and their relationship with the differential susceptibility and immune response observed in these both mice strains; - To determine the ability and the mechanisms used by the T. cruzi-induced MDSC to suppress the T cell proliferative response; -To study the induction or recruitment of Treg in liver of BALB/c and C57BL/6 mice and their relationship with the differential susceptibility and immune response observed in these both mice strains; -To analize in liver tissue or tissue infiltrating lymphocytes the activation of COX2, PGE2, MMP2 y 9, IL1b, IL6, IDO, IL10 y GM-CSF known to promote the development of MDSC; -To determine whether the treatment with Pam3CyS (TLR2 ligand) is able to modulate the liver inflammatory respose and damage througth the induction of MDSC or Treg.

Synthesis of plantwide control strategies using mixed integer optimization

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2012

Modeling, design, and optimization of radiofrequency micromechanical structures

Coupled Electromechanical Analysis, MEMS Modeling, MEMS, RF MEMS Switches, Defected Ground Structures, Reconfigurable Resonator

Optimization of radial jets mixing in cross-flow of combustion chambers using computational fluid dynamics

Cross-Flow, Radial Jets Mixing, Temperature Homogenization, Optimization, Combustion Chamber, CFD

Optimization of a procedure for emergency cooling and pressure relief for reactors with exothermal processes

Passive trip system, reactor trip, runaway reaction, batch reactor

Analysis, design, optimization and realization of compact high performance printed RF filters

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2010

Design optimization of savonius and wells turbines

Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2011

Polyhedral and combinatorial aspects in optimization

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Habil.-Schr., 2012

Optimization-based solutions to constrained trajectory-tracking and path-following problems

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2012

Algorithmic assistance to the optimization process in vehicle routing problems

Magdeburg, Univ., Fak. für Maschinenbau, Diss., 2013