Design of neuro-fuzzy models by evolutionary and gradient-based algorithms

All systems found in nature exhibit, with different degrees, a nonlinear behavior. To emulate this behavior, classical systems identification techniques use, typically, linear models, for mathematical simplicity. Models inspired by biological principles (artificial neural networks) and linguistically motivated (fuzzy systems), due to their universal approximation property, are becoming alternatives to classical mathematical models. In systems identification, the design of this type of models is an iterative process, requiring, among other steps, the need to identify the model structure, as well as the estimation of the model parameters. This thesis addresses the applicability of gradient-basis algorithms for the parameter estimation phase, and the use of evolutionary algorithms for model structure selection, for the design of neuro-fuzzy systems, i.e., models that offer the transparency property found in fuzzy systems, but use, for their design, algorithms introduced in the context of neural networks. A new methodology, based on the minimization of the integral of the error, and exploiting the parameter separability property typically found in neuro-fuzzy systems, is proposed for parameter estimation. A recent evolutionary technique (bacterial algorithms), based on the natural phenomenon of microbial evolution, is combined with genetic programming, and the resulting algorithm, bacterial programming, advocated for structure determination. Different versions of this evolutionary technique are combined with gradient-based algorithms, solving problems found in fuzzy and neuro-fuzzy design, namely incorporation of a-priori knowledge, gradient algorithms initialization and model complexity reduction.

Modeling the suitable habitat of a structural red gorgonian species in the Mediterranean/east Atlantic regions predicts a wider distribution than previously known

Dissertação de mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univerdade do Algarve, 2015

Route planning in wireless sensor networks for data gathering purposes

Dissertação de Mestrado, Engenharia Informática, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

A aprendizagem da trigonometria do triângulo rectângulo através da resolução de problemas

Relatório da prática de ensino supervisionada, Mestrado em Ensino da Matemática, Universidade de Lisboa, 2010

Estratégias e dificuldades dos alunos na tradução de problemas que envolvem equações : um estudo com alunos do 7.º ano de escolaridade

Relatório da prática de ensino supervisionada, Mestrado em Ensino da Matemática, Universidade de Lisboa, 2011

Resolução de problemas em contexto geométrico : o estudo de trângulos no 7.º ano

Relatório da prática de ensino supervisionada, Mestrado em Ensino de Matemática no 3.º Ciclo do Ensino Básico e no Secundário, Universidade de Lisboa, 2011

A influência das Luzes na sociedade portuguesa : problemas de motivação e avaliação da aprendizagem

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada, Ensino de História e Geografia no 3.º Ciclo do Ensino Básico e Ensino Secundário, Universidade de Lisboa, 2013

Atividades de resolução de problemas no desenvolvimento de competências : um estudo com alunos do 8.º ano na temática dos ecossistemas

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada, Ensino da Biologia e Geologia no 3.º Ciclo do Ensino Básico e no Secundário, Universidade de Lisboa, 2013

In.sentar a criatividade : um estudo sobre aplicação do modelo de resolução criativa de problemas no ensino artístico

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada, Ensino de Artes Visuais, Universidade de Lisboa, 2013

Desenvolvimento de ferramentas de apoio multicritério à decisão em problemas de localização

Tese de doutoramento, Estatística e Investigação Operacional (Análise de Sistemas), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Machine learning methods for quantitative structure-property relationship modeling

Tese de doutoramento, Informática (Bioinformática), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

O uso da calculadora gráfica, por alunos do 10º ano, nas conexões entre representações de funções polinomiais em contexto de resolução de problemas

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada, Educação (Mestrado em Ensino da Matemática), Universidade de Lisboa, Instituto de Educação, 2014

A resolução de problemas envolvendo figuras geométricas : um estudo no 7º ano

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada, Mestrado em Ensino de Matemática, Universidade de Lisboa, 2014

Contrastes de desenvolvimento : uma experiência de aprendizagem baseada em problemas aplicada ao 9º ano de escolaridade

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada, Mestrado em Ensino de História e Geografia no 3º Ciclo do Ensino Básico e Ensino Secundário, Universidade de Lisboa, 2014

A programação linear no 11º ano : estratégias e dificuldades na resolução de problemas

Relatório da Prática de Ensino Supervisionada, Mestrado em Ensino da Matemática, Universidade de Lisboa, 2015