Two-stage mixed discrete-continuous identification of radial basis function (RBF) neural models for nonlinear systems

The identification of nonlinear dynamic systems using radial basis function (RBF) neural models is studied in this paper. Given a model selection criterion, the main objective is to effectively and efficiently build a parsimonious compact neural model that generalizes well over unseen data. This is achieved by simultaneous model structure selection and optimization of the parameters over the continuous parameter space. It is a mixed-integer hard problem, and a unified analytic framework is proposed to enable an effective and efficient two-stage mixed discrete-continuous; identification procedure. This novel framework combines the advantages of an iterative discrete two-stage subset selection technique for model structure determination and the calculus-based continuous optimization of the model parameters. Computational complexity analysis and simulation studies confirm the efficacy of the proposed algorithm.

Mathematics background of engineering students in Northern Ireland and Finland

The Organisation for Economic Co-operation and Development investigated numeracy proficiency among adults of working age in 23 countries across the world. Finland had the highest mean numeracy proficiency for people in the 16 – 24 age group while Northern Ireland’s score was below the mean for all the countries. An international collaboration has been undertaken to investigate the prevalence of mathematics within the secondary education systems in Northern Ireland and Finland, to highlight particular issues associated with transition into university and consider whether aspects of the Finnish experience are applicable elsewhere. In both Northern Ireland and Finland, at age 16, about half of school students continue into upper secondary level following their compulsory education. The upper secondary curriculum in Northern Ireland involves a focus on three subjects while Finnish students study a very wide range of subjects with about two-thirds of the courses being compulsory. The number of compulsory courses in maths is proportionally large; this means that all upper secondary pupils in Finland (about 55% of the population) follow a curriculum which has a formal maths content of 8%, at the very minimum. In contrast, recent data have indicated that only about 13% of Northern Ireland school leavers studied mathematics in upper secondary school. The compulsory courses of the advanced maths syllabus in Finland are largely composed of pure maths with a small amount of statistics but no mechanics. They lack some topics (for example, in advanced calculus and numerical methods for integration) which are core in Northern Ireland. This is not surprising given the much broader curriculum within upper secondary education in Finland. In both countries, there is a wide variation in the mathematical skills of school leavers. However, given the prevalence of maths within upper secondary education in Finland, it is to be expected that young adults in that country demonstrate high numeracy proficiency.

Dynamic identification of building structures: new strategies:Meccanica dei materiali e delle strutture

In this paper the evolution of a time domain dynamic identification technique based on a statistical moment approach is presented. This technique can be used in the case of structures under base random excitations in the linear state and in the non linear one. By applying Itoˆ stochastic calculus, special algebraic equations can be obtained depending on the statistical moments of the response of the system to be identified. Such equations can be used for the dynamic identification of the mechanical parameters and of the input. The above equations, differently from many techniques in the literature, show the possibility of obtaining the identification of the dissipation characteristics independently from the input. Through the paper the first formulation of this technique, applicable to non linear systems, based on the use of a restricted class of the potential models, is presented. Further a second formulation of the technique in object, applicable to each kind of linear systems and based on the use of a class of linear models, characterized by a mass proportional damping matrix, is described.

Sets of multiplicity and closable multipliers on group algebras

We undertake a detailed study of the sets of multiplicity in a second countable locally compact group G and their operator versions. We establish a symbolic calculus for normal completely bounded maps from the space B(L-2(G)) of bounded linear operators on L-2 (G) into the von Neumann algebra VN(G) of G and use it to show that a closed subset E subset of G is a set of multiplicity if and only if the set E* = {(s,t) is an element of G x G : ts(-1) is an element of E} is a set of operator multiplicity. Analogous results are established for M-1-sets and M-0-sets. We show that the property of being a set of multiplicity is preserved under various operations, including taking direct products, and establish an Inverse Image Theorem for such sets. We characterise the sets of finite width that are also sets of operator multiplicity, and show that every compact operator supported on a set of finite width can be approximated by sums of rank one operators supported on the same set. We show that, if G satisfies a mild approximation condition, pointwise multiplication by a given measurable function psi : G -> C defines a closable multiplier on the reduced C*-algebra G(r)*(G) of G if and only if Schur multiplication by the function N(psi): G x G -> C, given by N(psi)(s, t) = psi(ts(-1)), is a closable operator when viewed as a densely defined linear map on the space of compact operators on L-2(G). Similar results are obtained for multipliers on VN(C).

Capturing Goodwillie's Derivative

Recent work of Biedermann and Roendigs has translated Goodwillie's calculus of functors into the language of model categories. Their work focuses on symmetric multilinear functors and the derivative appears only briefly. In this paper we focus on understanding the derivative as a right Quillen functor to a new model category. This is directly analogous to the behaviour of Weiss's derivative in orthogonal calculus. The immediate advantage of this new category is that we obtain a streamlined and more informative proof that the n-homogeneous functors are classified by spectra with an action of the symmetric group on n objects. In a later paper we will use this new model category to give a formal comparison between the orthogonal calculus and Goodwillie's calculus of functors.

Handling Sequential Observations in Intelligent Surveillance

Demand for intelligent surveillance in public transport systems is growing due to the increased threats of terrorist attack, vandalism and litigation. The aim of intelligent surveillance is in-time reaction to information received from various monitoring devices, especially CCTV systems. However, video analytic algorithms can only provide static assertions, whilst in reality, many related events happen in sequence and hence should be modeled sequentially. Moreover, analytic algorithms are error-prone, hence how to correct the sequential analytic results based on new evidence (external information or later sensing discovery) becomes an interesting issue. In this paper, we introduce a high-level sequential observation modeling framework which can support revision and update on new evidence. This framework adapts the situation calculus to deal with uncertainty from analytic results. The output of the framework can serve as a foundation for event composition. We demonstrate the significance and usefulness of our framework with a case study of a bus surveillance project.

Existência de minimizantes relaxados e fenómeno de Lavrentiev

Neste trabalho prova-se a existência de minimizantes relaxados em problemas de controlo óptimo não convexos usando técnicas de compactificação. Faz-se a extensão do exemplo de Manià a dimensão dois, obtendo-se uma classe de problemas variacionais em 2D que apresentam Fenómeno de Lavrentiev. Prova-se que o fenómeno persiste a certas perturbações, obtendo- -se assim uma classe de funcionais cujos Lagrangianos são coercivos e convexos em relação ao gradiente. Adicionalmente, apresentam-se exemplos de problemas do cálculo das variações com diferentes condições de fronteira, e em diferentes tipos de domínios (incluindo domínios com fronteira fractal), que exibem Fenómeno de Lavrentiev.

Cálculo das variações fraccional generalizado

Nesta tese de doutoramento apresentamos um cálculo das variações fraccional generalizado. Consideramos problemas variacionais com derivadas e integrais fraccionais generalizados e estudamo-los usando métodos directos e indirectos. Em particular, obtemos condições necessárias de optimalidade de Euler-Lagrange para o problema fundamental e isoperimétrico, condições de transversalidade e teoremas de Noether. Demonstramos a existência de soluções, num espaço de funções apropriado, sob condições do tipo de Tonelli. Terminamos mostrando a existência de valores próprios, e correspondentes funções próprias ortogonais, para problemas de Sturm- Liouville.

Aprendizagem matemática no ensino superior: a influência da plataforma M@T-educar com sucesso

Novas abordagens educacionais têm vindo a surgir como resultado de mudanças económicas, sociais e políticas, que levaram, a nível europeu ao desenvolvimento do Processo de Bolonha. As instituições de ensino superior enfrentam, assim, novos desafios e oportunidades, nomeadamente, o desenvolvimento de contextos educativos mais centrados nas aprendizagens dos alunos, promotores de cidadãos mais autónomos, mais ativos e mais provocadores, capazes de responderem às exigências da Sociedade do Conhecimento global. Diversos estudos apontam a importância de ambientes online na persecução desses objetivos, designadamente na área da Matemática. Neste contexto, desenvolveu-se a plataforma online – M@t-educar com Sucesso – que, a partir da informação teórica, permite a resolução de tarefas interativas, algumas delas contendo animações, das quais se fornece um feedback imediato, a qual carece de avaliação. Assim, este estudo tem como objetivo principal avaliar a influência da exploração prévia às aulas da referida plataforma no desenvolvimento de conhecimentos e capacidades matemáticas, da autonomia e do interesse por essa área em estudantes do ensino superior. O estudo ocorreu na unidade curricular de Cálculo Infinitesimal do Curso Superior de Gestão de uma instituição do ensino superior. Metodologicamente, optou-se por uma abordagem mista de investigação e pelo design de estudo de caso, tendo-se partido de uma análise macro, envolvendo todos os alunos de Cálculo Infinitesimal, seguida de uma análise meso, considerando os alunos da turma da professora/investigadora, que foi evoluindo para uma análise micro, estudando cinco casos da turma. Para tal, utilizaram-se diversas técnicas de recolha de dados – inquirição, observação e análise documental, suportadas por variados instrumentos. A análise estatística e de conteúdo a que os dados foram submetidos permite concluir que a exploração prévia dos conteúdos através desta plataforma contribui para o desenvolvimento, principalmente, de autonomia e da capacidade de aplicação de conhecimento produzido à resolução de tarefas de diversa natureza.

A matemática e o comércio em Portugal através das obras de aritméticos do século XVI: Gaspar Nicolas, Ruy Mendes e Bento Fernandes

Esta dissertação tem como objetivo a divulgação de temas e de algoritmos presentes nos tratados de aritmética prática do século XVI. Pretendemos delinear a atuação dos seus autores face aos desafios do mundo mercantil envolvente. Sendo o nosso «ator principal» Ruy Mendes, esta escolha deve-se a dois motivos: entre os três autores é aquele que tem sido menos mencionado e estudado; os interesses de Mendes parecem-nos mais distantes do mundo mercantil. Assim, no desenrolar deste estudo apresentaremos a Prática do ponto de vista da estrutura e organização, contemplando os seguintes pontos: uma Matemática básica; a Matemática pour elle Même; uma Matemática para o comércio. Neste último ponto incluiremos as regras locais do comércio português: a regra de quarto e vintena e a regra da conta de Flandres. Para cada assunto é realizado um estudo comparativo com os dois tratados da mesma época: o Tratado da Pratica d'Arismetica de Gaspar Nicolas e o Tratado da Arte d'Arismetica de Bento Fernandes. Apesar de se tratar de autores já referidos por alguns historiadores, consideramos que não foram ainda estudados do ponto de vista do interesse intrínseco presente no conhecimento histórico da Matemática, bem como na sua atuação relativamente à divulgação do cálculo aritmético e do seu contributo para o desenvolvimento da Matemática através de problemas práticos.

Olhares para a matemática depois de um processo de RVCC

Trabalho de projecto de mestrado, Ciências da Educação (Formação de Adultos), Universidade de Lisboa, Instituto de Educação, 2011

Higher order derivatives and norms of certain matrix functions

Tese de doutoramento, Matemática (Álgebra Lógica e Fundamentos), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Fractional dynamics in DNA

This paper addresses the DNA code analysis in the perspective of dynamics and fractional calculus. Several mathematical tools are selected to establish a quantitative method without distorting the alphabet represented by the sequence of DNA bases. The association of Gray code, Fourier transform and fractional calculus leads to a categorical representation of species and chromosomes.

On the DNA of eleven mammals

This paper studies the DNA code of eleven mammals from the perspective of fractional dynamics. The application of Fourier transform and power law trendlines leads to a categorical representation of species and chromosomes. The DNA information reveals long range memory characteristics.

Sistema de multiprocessamento para simulação de N-corpos em FPGA

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações