Topological entropy of catalytic sets: Hypercycles revisited

The dynamics of catalytic networks have been widely studied over the last decades because of their implications in several fields like prebiotic evolution, virology, neural networks, immunology or ecology. One of the most studied mathematical bodies for catalytic networks was initially formulated in the context of prebiotic evolution, by means of the hypercycle theory. The hypercycle is a set of self-replicating species able to catalyze other replicator species within a cyclic architecture. Hypercyclic organization might arise from a quasispecies as a way to increase the informational containt surpassing the so-called error threshold. The catalytic coupling between replicators makes all the species to behave like a single and coherent evolutionary multimolecular unit. The inherent nonlinearities of catalytic interactions are responsible for the emergence of several types of dynamics, among them, chaos. In this article we begin with a brief review of the hypercycle theory focusing on its evolutionary implications as well as on different dynamics associated to different types of small catalytic networks. Then we study the properties of chaotic hypercycles with error-prone replication with symbolic dynamics theory, characterizing, by means of the theory of topological Markov chains, the topological entropy and the periods of the orbits of unimodal-like iterated maps obtained from the strange attractor. We will focus our study on some key parameters responsible for the structure of the catalytic network: mutation rates, autocatalytic and cross-catalytic interactions.

Manipulator trajectory planning using a MOEA

Generating manipulator trajectories considering multiple objectives and obstacle avoidance is a non-trivial optimization problem. In this paper a multi-objective genetic algorithm based technique is proposed to address this problem. Multiple criteria are optimized considering up to five simultaneous objectives. Simulation results are presented for robots with two and three degrees of freedom, considering two and five objectives optimization. A subsequent analysis of the spread and solutions distribution along the converged non-dominated Pareto front is carried out, in terms of the achieved diversity.

A Lei de ZIPF ou Regra 80/20 da Internet

As Leis de Potência, LP, (Power Laws, em inglês), Leis de Pareto ou Leis de Zipf são distribuições estatísticas, com inúmeras aplicações práticas, em sistemas naturais e artificiais. Alguns exemplos são a variação dos rendimentos pessoais ou de empresas, a ocorrência de palavras em textos, as repetições de sons ou conjuntos de sons em composições musicais, o número de vítimas em guerras ou outros cataclismos, a magnitude de tremores de terra, o número de vendas de livros ou CD’s na internet, o número de sítios mais acedidos na Internet, entre muitos outros. Vilfredo Pareto (1897-1906) afirma, no manual de economia política “Cours d’Economie Politique”, que grande parte da economia mundial segue uma determinada distribuição, em que 20% da população reúne 80% da riqueza total do país, estando, assim uma pequena fração da sociedade a controlar a maior fatia do dinheiro. Isto resume o comportamento de uma variável que segue uma distribuição de Pareto (ou Lei de Potência). Neste trabalho pretende-se estudar em pormenor a aplicação das leis de potência a fenómenos da internet, como sendo o número de sítios mais visitados, o número de links existentes em determinado sítio, a distribuição de nós numa rede da internet, o número livros vendidos e as vendas em leilões online. Os resultados obtidos permitem-nos concluir que todos os dados estudados são bem aproximados, numa escala logarítmica, por uma reta com declive negativo, seguindo, assim, uma distribuição de Pareto. O desenvolvimento e crescimento da Web, tem proporcionado um aumento do número dos utilizadores, conteúdos e dos sítios. Grande parte dos exemplos presentes neste trabalho serão alvo de novos estudos e de novas conclusões. O fato da internet ter um papel preponderante nas sociedades modernas, faz com que esteja em constante evolução e cada vez mais seja possível apresentar fenómenos na internet associados Lei de Potência.

Retratos de um Bairro : a fotografia como forma de comunicação

Trabalho de projeto apresentado à Escola Superior de Comunicação Social como parte dos requisitos para obtenção de grau de mestre em Audiovisual e Multimédia.

Castor fiber na gruta do Caldeirão Existência, distribuição e extinção do castor em Portugal

Beaver only had been found in Portugal in a Chalcolithic locality, the Vila Nova de S. Pedro castrum. It has now been idenrified in the Upper Paleolithic (Solurrean) from Gruta do Caldeirão, near Tomar. The species has been found recently at «Gruta do Almonda»; 4 teeth were collected in bed C, older than a Solutrean sequence (see Anexo for details). The species seems to have been rare, as it was also the case with portuguese miocene Castoridae Enroxenomys minutus and Chalicomys jaegeri. If account is taken of the presence in the Middle Ages until Castille of words meaning beaver (related to the popular latin Fiber/Biber), it is obvious that these animals still existed then. Such nouns were largely predominant over the rather erudite larin (greek derived) words as Castor, -óris and derived ones, as it could be expected. This allowed us to recognize that veiro should be the corresponding word with Fiber affinities in archaic portuguese. It was previously supposed to mean only expensive furs then imported into Portugal. Indeed it was also a zoonym. Anyway, beaver should be scarce by XIIIth century since it is not included in the quite detailed price list imposed by the «Lei da Almotaçaria» from December 26, 1253 (see Quadro II). Toponyms in veiro and derived words (fig. 2; Quadro III) (plural, feminines, diminutives, inhabited places) give a restrictive view of the Middle Age distribution. Some of them are certainly older than Portugal itself (first half of XIIth century); others existed by the XIVth century but were probably older. Some rare toponyms seem to be derived from rhe erudite latin Castor, -óris. Nothing suggests that these words were still in use as zoonyms during the Middle Ages. All toponyms are located in regions near rivers and other freshwaters ecologically suitable for beavers, so wecan approximately retrace irs former, Middle Age distribution in Portugal (fig. 2; Quadro III). Most of them are located in the Center-West and Northwest of Portugal, with a suitable c1imate (rainfall in general over 800 milimeters per year); the only sure geographical exception is Veiros, in Alto Alentejo province, in a region with comparable precipitations and less dry climare conditions than most of the territories South of the Tagus. There are less and less of these toponyms towards the South and the inner part of the country, and they are enrirely lacking in ali drier regions from Trás-os-Montes, Beira, Alentejo beyond Tagus' basin, and in Algarve. Nothing suggests beavers lived there, No pose-medieval toponym is known, nor any reference after middle XVth century. No such locality was at, or close by to, any frontier. Hence the hypothesis of veiro (e: al.) as meaning but points where expensive furs(supposedly known as veiros in general but without clearly saying from what animal they were obtained from) is to be discarded. During the Middle Ages, beaver distribution concerned all the main river basins from Minho to Tagus ones. Quice racefied in the XIIIth, the beavers may have disappeared from Portugal during the XVth century. Ecological requirements restricted their former distribution. Vulnerability to natural causes (i.e., severe drought) and to human pressure may have accounted heavily for this species extinction. Last (1446) reference for Portugal known to us suggests the species was by then almost extinct.

Materials selection for a set of multiple parts considering manufacturing costs and weight reduction with structural isoperformance using direct multisearch optimization

Materials selection is a matter of great importance to engineering design and software tools are valuable to inform decisions in the early stages of product development. However, when a set of alternative materials is available for the different parts a product is made of, the question of what optimal material mix to choose for a group of parts is not trivial. The engineer/designer therefore goes about this in a part-by-part procedure. Optimizing each part per se can lead to a global sub-optimal solution from the product point of view. An optimization procedure to deal with products with multiple parts, each with discrete design variables, and able to determine the optimal solution assuming different objectives is therefore needed. To solve this multiobjective optimization problem, a new routine based on Direct MultiSearch (DMS) algorithm is created. Results from the Pareto front can help the designer to align his/hers materials selection for a complete set of materials with product attribute objectives, depending on the relative importance of each objective.

Multiobjective design of viscoelastic laminated composite sandwich panels

The optimal design of laminated sandwich panels with viscoelastic core is addressed in this paper, with the objective of simultaneously minimizing weight and material cost and maximizing modal damping. The design variables are the number of layers in the laminated sandwich panel, the layer constituent materials and orientation angles and the viscoelastic layer thickness. The problem is solved using the Direct MultiSearch (DMS) solver for multiobjective optimization problems which does not use any derivatives of the objective functions. A finite element model for sandwich plates with transversely compressible viscoelastic core and anisotropic laminated face layers is used. Trade-off Pareto optimal fronts are obtained and the results are analyzed and discussed.

Multiobjective optimization of cold-formed steel columns

The optimal design of cold-formed steel columns is addressed in this paper, with two objectives: maximize the local-global buckling strength and maximize the distortional buckling strength. The design variables of the problem are the angles of orientation of cross-section wall elements the thickness and width of the steel sheet that forms the cross-section are fixed. The elastic local, distortional and global buckling loads are determined using Finite Strip Method (CUFSM) and the strength of cold-formed steel columns (with given length) is calculated using the Direct Strength Method (DSM). The bi-objective optimization problem is solved using the Direct MultiSearch (DMS) method, which does not use any derivatives of the objective functions. Trade-off Pareto optimal fronts are obtained separately for symmetric and anti-symmetric cross-section shapes. The results are analyzed and further discussed, and some interesting conclusions about the individual strengths (local-global and distortional) are found.

Aplicação da análise dos modos de falha e seus efeitos ao processo de reclamações da empresa Alvecabo

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Gestão Industrial

Fiabilidade e gestão da manutenção de equipamentos portuários

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Gestão Industrial, na especialidade de Fiabilidade e Gestão da Manutenção

Leis de potência em economia e finanças

Nesta dissertação aborda-se a aplicação de Leis de Potência (LPs), também designadas de Leis de Pareto ou Leis de Zipf, a dados económicos. As LPs são distribuições estatísticas amplamente usadas na compreensão de sistemas naturais e artificiais. O aparecimento das LPs deve-se a Vilfredo Pareto que, no século XIX, publicou o manual de economia política,“Cours d’Economie Politique”. Nesse manual refere que grande parte da economia mundial segue uma LP, em que 20% da população reúne 80% da riqueza do país. Esta propriedade carateriza uma variável que segue uma distribuição de Pareto (ou LP). Desde então, as LPs foram aplicadas a outros fenómenos, nomeadamente a ocorrência de palavras em textos, os sobrenomes das pessoas, a variação dos rendimentos pessoais ou de empresas, o número de vítimas de inundações ou tremores de terra, os acessos a sítios da internet, etc. Neste trabalho, é estudado um conjunto de dados relativos às fortunas particulares ou coletivas de pessoas ou organizações. Mais concretamente são analisados dados recolhidos sobre as fortunas das mulheres mais ricas do mundo, dos homens mais ricos no ramo da tecnologia, das famílias mais ricas, das 20 mulheres mais ricas da América, dos 400 homens mais ricos da América, dos homens mais ricos do mundo, dos estabelecimentos mais ricos do mundo, das empresas mais ricas do mundo e dos países mais ricos do mundo, bem como o valor de algumas empresas no mercado de ações. Os resultados obtidos revelam uma boa aproximação de parte desses dados a uma LP simples e uma boa aproximação pelos restantes dados a uma LP dupla. Observa-se, assim, diferenciação na forma de crescimento das fortunas nos diferentes casos estudados. Como trabalho futuro, procurar-se-á analisar estes e outros dados, utilizando outras distribuições estatísticas, como a exponencial ou a lognormal, que possuem comportamentos semelhantes à LP, com o intuito de serem comparados os resultados. Um outro aspeto interessante será o de encontrar a explicação analítica para as vantagens da aproximação de dados económicos por uma LP simples vs por uma LP dupla.

Multi-objective Parallel Particle Swarm Optimization for Day-ahead Vehicle-To-Grid Scheduling

This paper presents a methodology for multi-objective day-ahead energy resource scheduling for smart grids considering intensive use of distributed generation and Vehicle- To-Grid (V2G). The main focus is the application of weighted Pareto to a multi-objective parallel particle swarm approach aiming to solve the dual-objective V2G scheduling: minimizing total operation costs and maximizing V2G income. A realistic mathematical formulation, considering the network constraints and V2G charging and discharging efficiencies is presented and parallel computing is applied to the Pareto weights. AC power flow calculation is included in the metaheuristics approach to allow taking into account the network constraints. A case study with a 33-bus distribution network and 1800 V2G resources is used to illustrate the performance of the proposed method.

DC Fuzzy Multicriteria Approach to Increase the Probability of Delivering Power in Distribution Networks

This paper proposes a methodology to increase the probability of delivering power to any load point through the identification of new investments. The methodology uses a fuzzy set approach to model the uncertainty of outage parameters, load and generation. A DC fuzzy multicriteria optimization model considering the Pareto front and based on mixed integer non-linear optimization programming is developed in order to identify the adequate investments in distribution networks components which allow increasing the probability of delivering power to all customers in the distribution network at the minimum possible cost for the system operator, while minimizing the non supplied energy cost. To illustrate the application of the proposed methodology, the paper includes a case study which considers an 33 bus distribution network.

Gestão de Recursos Energéticos nas SmartGrids

A sustentabilidade do sistema energético é crucial para o desenvolvimento económico e social das sociedades presentes e futuras. Para garantir o bom funcionamento dos sistemas de energia actua-se, tipicamente, sobre a produção e sobre as redes de transporte e de distribuição. No entanto, a integração crescente de produção distribuída, principalmente nas redes de distribuição de média e de baixa tensão, a liberalização dos mercados energéticos, o desenvolvimento de mecanismos de armazenamento de energia, o desenvolvimento de sistemas automatizados de controlo de cargas e os avanços tecnológicos das infra-estruturas de comunicação impõem o desenvolvimento de novos métodos de gestão e controlo dos sistemas de energia. O contributo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia de gestão de recursos energéticos num contexto de SmartGrids, considerando uma entidade designada por VPP que gere um conjunto de instalações (unidades produtoras, consumidores e unidades de armazenamento) e, em alguns casos, tem ao seu cuidado a gestão de uma parte da rede eléctrica. Os métodos desenvolvidos contemplam a penetração intensiva de produção distribuída, o aparecimento de programas de Demand Response e o desenvolvimento de novos sistemas de armazenamento. São ainda propostos níveis de controlo e de tomada de decisão hierarquizados e geridos por entidades que actuem num ambiente de cooperação mas também de concorrência entre si. A metodologia proposta foi desenvolvida recorrendo a técnicas determinísticas, nomeadamente, à programação não linear inteira mista, tendo sido consideradas três funções objectivo distintas (custos mínimos, emissões mínimas e cortes de carga mínimos), originando, posteriormente, uma função objectivo global, o que permitiu determinar os óptimos de Pareto. São ainda determinados os valores dos custos marginais locais em cada barramento e consideradas as incertezas dos dados de entrada, nomeadamente, produção e consumo. Assim, o VPP tem ao seu dispor um conjunto de soluções que lhe permitirão tomar decisões mais fundamentadas e de acordo com o seu perfil de actuação. São apresentados dois casos de estudo. O primeiro utiliza uma rede de distribuição de 32 barramentos publicada por Baran & Wu. O segundo caso de estudo utiliza uma rede de distribuição de 114 barramentos adaptada da rede de 123 barramentos do IEEE.

Bridging environmental conflicts with social metabolism : forestry expansion and socioeconomic change

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Ciências do Ambiente, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia