Strong and weak Allee effects and chaotic dynamics in Richards' growths

In this paper we define and investigate generalized Richards' growth models with strong and weak Allee effects and no Allee effect. We prove the transition from strong Allee effect to no Allee effect, passing through the weak Allee effect, depending on the implicit conditions, which involve the several parameters considered in the models. New classes of functions describing the existence or not of Allee effect are introduced, a new dynamical approach to Richards' populational growth equation is established. These families of generalized Richards' functions are proportional to the right hand side of the generalized Richards' growth models proposed. Subclasses of strong and weak Allee functions and functions with no Allee effect are characterized. The study of their bifurcation structure is presented in detail, this analysis is done based on the configurations of bifurcation curves and symbolic dynamics techniques. Generically, the dynamics of these functions are classified in the following types: extinction, semi-stability, stability, period doubling, chaos, chaotic semistability and essential extinction. We obtain conditions on the parameter plane for the existence of a weak Allee effect region related to the appearance of cusp points. To support our results, we present fold and flip bifurcations curves and numerical simulations of several bifurcation diagrams.

A new frontier in biodiversity inventory: a proposal for estimators of phylogenetic and functional diversity

Copyright © 2014 The Authors. Methods in Ecology and Evolution © 2014 British Ecological Society.

Sistema de aquisição de dados em tempo real

Neste trabalho propus-me realizar um Sistema de Aquisição de Dados em Tempo Real via Porta Paralela. Para atingir com sucesso este objectivo, foi realizado um levantamento bibliográfico sobre sistemas operativos de tempo real, salientando e exemplificando quais foram marcos mais importantes ao longo da sua evolução. Este levantamento permitiu perceber o porquê da proliferação destes sistemas face aos custos que envolvem, em função da sua aplicação, bem como as dificuldades, científicas e tecnológicas, que os investigadores foram tendo, e que foram ultrapassando com sucesso. Para que Linux se comporte como um sistema de tempo real, é necessário configura-lo e adicionar um patch, como por exemplo o RTAI ou ADEOS. Como existem vários tipos de soluções que permitem aplicar as características inerentes aos sistemas de tempo real ao Linux, foi realizado um estudo, acompanhado de exemplos, sobre o tipo de arquitecturas de kernel mais utilizadas para o fazer. Nos sistemas operativos de tempo real existem determinados serviços, funcionalidades e restrições que os distinguem dos sistemas operativos de uso comum. Tendo em conta o objectivo do trabalho, e apoiado em exemplos, fizemos um pequeno estudo onde descrevemos, entre outros, o funcionamento escalonador, e os conceitos de latência e tempo de resposta. Mostramos que há apenas dois tipos de sistemas de tempo real o ‘hard’ que tem restrições temporais rígidas e o ‘soft’ que engloba as restrições temporais firmes e suaves. As tarefas foram classificadas em função dos tipos de eventos que as despoletam, e evidenciando as suas principais características. O sistema de tempo real eleito para criar o sistema de aquisição de dados via porta paralela foi o RTAI/Linux. Para melhor percebermos o seu comportamento, estudamos os serviços e funções do RTAI. Foi dada especial atenção, aos serviços de comunicação entre tarefas e processos (memória partilhada e FIFOs), aos serviços de escalonamento (tipos de escalonadores e tarefas) e atendimento de interrupções (serviço de rotina de interrupção - ISR). O estudo destes serviços levou às opções tomadas quanto ao método de comunicação entre tarefas e serviços, bem como ao tipo de tarefa a utilizar (esporádica ou periódica). Como neste trabalho, o meio físico de comunicação entre o meio ambiente externo e o hardware utilizado é a porta paralela, também tivemos necessidade de perceber como funciona este interface. Nomeadamente os registos de configuração da porta paralela. Assim, foi possível configura-lo ao nível de hardware (BIOS) e software (módulo do kernel) atendendo aos objectivos do presente trabalho, e optimizando a utilização da porta paralela, nomeadamente, aumentando o número de bits disponíveis para a leitura de dados. No desenvolvimento da tarefa de hard real-time, foram tidas em atenção as várias considerações atrás referenciadas. Foi desenvolvida uma tarefa do tipo esporádica, pois era pretendido, ler dados pela porta paralela apenas quando houvesse necessidade (interrupção), ou seja, quando houvesse dados disponíveis para ler. Desenvolvemos também uma aplicação para permitir visualizar os dados recolhidos via porta paralela. A comunicação entre a tarefa e a aplicação é assegurada através de memória partilhada, pois garantindo a consistência de dados, a comunicação entre processos do Linux e as tarefas de tempo real (RTAI) que correm ao nível do kernel torna-se muito simples. Para puder avaliar o desempenho do sistema desenvolvido, foi criada uma tarefa de soft real-time cujos tempos de resposta foram comparados com os da tarefa de hard real-time. As respostas temporais obtidas através do analisador lógico em conjunto com gráficos elaborados a partir destes dados, mostram e comprovam, os benefícios do sistema de aquisição de dados em tempo real via porta paralela, usando uma tarefa de hard real-time.

The three-loop SSM beta-functions

We present the supersymmetric standard model three-loop beta-functions for gauge and Yukawa couplings and consider the effect of three-loop corrections on the standard running coupling analyses.

Natural waste materials containing chitin as adsorbents for textile dyestuffs: batch and continuous studies

In this work three natural waste materials containing chitin were used as adsorbents for textile dyestuffs, namely the Anodonta (Anodonta cygnea) shell, the Sepia (Sepia officinalis) and the Squid (Loligo vulgaris) pens. The selected dyestuffs were the Cibacron green T3G-E (CI reactive green 12), and the Solophenyl green BLE 155% (CI direct green 26), both from CIBA, commonly used in cellulosic fibres dyeing, the most used fibres in the textile industry. Batch equilibrium studies showed that the materials’ adsorption capacities increase after a simple and inexpensive chemical treatment, which increases their porosity and chitin relative content. Kinetic studies suggested the existence of a high internal resistance in both systems. Fixed bed column experiments performed showed an improvement in adsorbents’ behaviour after chemical treatment. However, in the column experiments, the biodegradation was the main mechanism of dyestuff removal, allowing the materials’ bioregeneration. The adsorption was strongly reduced by the pore clogging effect of the biomass. The deproteinised Squid pen (grain size 0.500–1.41 mm) is the adsorbent with highest adsorption capacity (0.27 and 0.037 g/g, respectively, for the reactive and direct dyestuffs, at 20ºC), followed by the demineralised Sepia pen and Anodonta shell, behaving like pure chitin in all experiments, but showing inferior performances than the granular activated carbon tested in the column experiments.

Economic, environmental and mixed objective functions in non-linear process optimization using simulated annealing and tabu search

Screening of topologies developed by hierarchical heuristic procedures can be carried out by comparing their optimal performance. In this work we will be exploiting mono-objective process optimization using two algorithms, simulated annealing and tabu search, and four different objective functions: two of the net present value type, one of them including environmental costs and two of the global potential impact type. The hydrodealkylation of toluene to produce benzene was used as case study, considering five topologies with different complexities mainly obtained by including or not liquid recycling and heat integration. The performance of the algorithms together with the objective functions was observed, analyzed and discussed from various perspectives: average deviation of results for each algorithm, capacity for producing high purity product, screening of topologies, objective functions robustness in screening of topologies, trade-offs between economic and environmental type objective functions and variability of optimum solutions.

Implementação de cursos em regime de e-learning em ambiente hospitalar. A MEDUCA como suporte

A sociedade moderna encontra-se numa evolução progressiva e constante no que respeita às novas tecnologias. Independentemente da área de conhecimento, é de senso comum, que cada vez mais é necessária formação sólida, sendo fundamental a preparação e a consolidação das futuras gerações na utilização das novas tecnologias. As plataformas de e-learning são hoje em dia uma realidade mais que afirmada, e com aplicação em todos os sectores de actividade. A área da saúde não foge à regra, verificando-se que os seus profissionais evidenciam falta de disponibilidade para participação nas formações presenciais, fundamentais para o seu processo de formação contínua (LLL – Long Liffe Learning). Estes profissionais necessitam de estar continuamente actualizados, de forma a melhor poderem contribuir para o desempenho das suas funções, como o aconselhamento dos utentes, acompanhamento de doentes crónicos, uso correcto dos medicamentos, entre outros. O presente trabalho pretende implementar em ambiente hospitalar o modelo de formação à distância em regime de e-learning ou b-learning, identificando potenciais vantagens e constrangimentos inerentes ao processo. Para o efeito, será utilizada a plataforma MEDUCA criada pelo GILT-ISEP e baseada em Moodle, como uma plataforma destinada á formação para profissionais da área da Saúde. Esta dissertação apresenta uma investigação sobre a implementação da dita plataforma em ambiente hospitalar. Esta dissertação apresenta todo o estudo/trabalho desenvolvido para a implementação da plataforma MEDUCA nalgumas entidades contactadas da área da saúde. Espera-se que esta ferramenta ofereça uma alternativa interactiva de educação e aprendizagem, visando melhorar constantemente o nível formativo de cada profissional de saúde.

On local fractional continuous wavelet transform

We introduce a new wavelet transform within the framework of the local fractional calculus. An illustrative example of local fractional wavelet transform is also presented.

Modelo de competências dos enfermeiros com funções de gestão em Portugal: estudo exploratório

Nas últimas décadas assistimos a transformações económicas, tecnológicas, políticas e sociais, que influenciaram diretamente o modo de pensar e agir nas organizações. O conceito de competências, com uma valorização crescente, surge como uma alternativa à abordagem da gestão de recursos humanos por funções, respondendo aos desafios atuais do mercado: necessidade de flexibilidade, de adaptação a mudanças contínuas, exigências crescentes do mercado e competitividade das organizações nesse mercado. A área da saúde, e concretamente a profissão de Enfermagem também tem evoluído, surgindo em 2009, uma nova forma de operacionalizar a carreira destes profissionais. No que diz respeito aos enfermeiros com funções de gestão, o conteúdo funcional está descrito, contudo, não existe uma definição clara das competências requeridas para estes profissionais. Este trabalho de investigação, de cariz exploratório, utilizando uma metodologia qualitativa, pretendeu propor uma estratégia de definição de um modelo de competências para os enfermeiros com funções de gestão em Portugal. Para isso, definimos categorias de competências, através da análise da literatura e da legislação. Seguiu-se a realização de entrevistas a um painel de doze peritos, e uma análise de conteúdo dos dados (categorização do tipo misto). Procedemos a uma comparação da recolha empírica de competências com as da recolha teórica, e definimos uma lista de 10 competências para as funções de gestão dos enfermeiros: Competências Técnicas de Gestão; Competências Interpessoais; Comunicação; Gestão de Recursos Humanos; Pensamento Crítico; Conhecimento de Políticas de Saúde; Competências Técnicas de Enfermagem; Organização e Planeamento; Trabalho de Equipa; Preocupação pela Qualidade. De forma a complementar o estudo, pretendemos identificar a perceção das lacunas de competências nos enfermeiros com funções de gestão, e identificar os processos de desenvolvimento de competências considerados mais relevantes para estes profissionais. As lacunas identificadas nas competências dos atuais enfermeiros com funções de gestão, face às mais valorizadas, são reduzidas e dispersas, pelo que consideramos pouco significativas. A forma de desenvolvimento de competências mais valorizado pelo painel de peritos foi a formação (académica e em contexto profissional). Foi também realçada a importância do empenho individual neste processo, assim como a avaliação de competências antes dos enfermeiros assumirem funções de gestão.Consideramos que esta investigação traz contributos quer para a literatura da Gestão por Competências, quer para a literatura da definição de competências das funções dos enfermeiros com funções de gestão, quer para a profissão de enfermagem, (nomeadamente, para as funções de gestão dos enfermeiros), quer para o próprio SNS, já que faz algumas propostas e sugestões para a evolução das práticas de gestão de pessoas.

Application of continuous wavelet transform to the analysis of the modulus of the fractional Fourier transform bands for resolving two component mixture

In this paper, the fractional Fourier transform (FrFT) is applied to the spectral bands of two component mixture containing oxfendazole and oxyclozanide to provide the multicomponent quantitative prediction of the related substances. With this aim in mind, the modulus of FrFT spectral bands are processed by the continuous Mexican Hat family of wavelets, being denoted by MEXH-CWT-MOFrFT. Four modulus sets are obtained for the parameter a of the FrFT going from 0.6 up to 0.9 in order to compare their effects upon the spectral and quantitative resolutions. Four linear regression plots for each substance were obtained by measuring the MEXH-CWT-MOFrFT amplitudes in the application of the MEXH family to the modulus of the FrFT. This new combined powerful tool is validated by analyzing the artificial samples of the related drugs, and it is applied to the quality control of the commercial veterinary samples.

Probability distribution functions

This technical report describes the PDFs which have been implemented to model the behaviours of certain parameters of the Repeater-Based Hybrid Wired/Wireless PROFIBUS Network Simulator (RHW2PNetSim) and Bridge-Based Hybrid Wired/Wireless PROFIBUS Network Simulator (BHW2PNetSim).

An introduction to the fractional continuous-time linear systems

A brief introduction to the fractional continuous-time linear systems is presented. It will be done without needing a deep study of the fractional derivatives. We will show that the computation of the impulse and step responses is very similar to the classic. The main difference lies in the substitution of the exponential by the Mittag-Leffler function. We will present also the main formulae defining the fractional derivatives.

Classification of some penalty methods

Optimization problems arise in science, engineering, economy, etc. and we need to find the best solutions for each reality. The methods used to solve these problems depend on several factors, including the amount and type of accessible information, the available algorithms for solving them, and, obviously, the intrinsic characteristics of the problem. There are many kinds of optimization problems and, consequently, many kinds of methods to solve them. When the involved functions are nonlinear and their derivatives are not known or are very difficult to calculate, these methods are more rare. These kinds of functions are frequently called black box functions. To solve such problems without constraints (unconstrained optimization), we can use direct search methods. These methods do not require any derivatives or approximations of them. But when the problem has constraints (nonlinear programming problems) and, additionally, the constraint functions are black box functions, it is much more difficult to find the most appropriate method. Penalty methods can then be used. They transform the original problem into a sequence of other problems, derived from the initial, all without constraints. Then this sequence of problems (without constraints) can be solved using the methods available for unconstrained optimization. In this chapter, we present a classification of some of the existing penalty methods and describe some of their assumptions and limitations. These methods allow the solving of optimization problems with continuous, discrete, and mixing constraints, without requiring continuity, differentiability, or convexity. Thus, penalty methods can be used as the first step in the resolution of constrained problems, by means of methods that typically are used by unconstrained problems. We also discuss a new class of penalty methods for nonlinear optimization, which adjust the penalty parameter dynamically.

Filters method in direct search optimization, new measures to admissibility

Constrained nonlinear optimization problems are usually solved using penalty or barrier methods combined with unconstrained optimization methods. Another alternative used to solve constrained nonlinear optimization problems is the lters method. Filters method, introduced by Fletcher and Ley er in 2002, have been widely used in several areas of constrained nonlinear optimization. These methods treat optimization problem as bi-objective attempts to minimize the objective function and a continuous function that aggregates the constraint violation functions. Audet and Dennis have presented the rst lters method for derivative-free nonlinear programming, based on pattern search methods. Motivated by this work we have de- veloped a new direct search method, based on simplex methods, for general constrained optimization, that combines the features of the simplex method and lters method. This work presents a new variant of these methods which combines the lters method with other direct search methods and are proposed some alternatives to aggregate the constraint violation functions.

Logic functions based on optical bias controlled SIC Tandem devices

The purpose of this paper is the design of an optoelectronic circuit based on a-SiC technology, able to act simultaneously as a 4-bit binary encoder or a binary decoder in a 4-to-16 line configurations and show multiplexer-based logical functions. The device consists of a p-i'(a-SiC:H)-n/p-i(a-Si:H)-n multilayered structure produced by PECVD. To analyze it under information-modulated wave (color channels) and uniform irradiation (background) four monochromatic pulsed lights (input channels): red, green, blue and violet shine on the device. Steady state optical bias was superimposed separately from the front and the back sides, and the generated photocurrent was measured. Results show that the devices, under appropriate optical bias, act as reconfigurable active filters that allow optical switching and optoelectronic logic functions development providing the possibility for selective removal of useless wavelengths. The logic functions needed to construct any other complex logic functions are the NOT, and both or either an AND or an OR. Any other complex logic function that might be found can also be used as building blocks to achieve the functions needed for the retrieval of channels within the WDM communication link. (C) 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim