A redistricting problem applied to meter reading in power distribution networks

The capacitated redistricting problem (CRP) has the objective to redefine, under a given criterion, an initial set of districts of an urban area represented by a geographic network. Each node in the network has different types of demands and each district has a limited capacity. Real-world applications consider more than one criteria in the design of the districts, leading to a multicriteria CRP (MCRP). Examples are found in political districting, sales design, street sweeping, garbage collection and mail delivery. This work addresses the MCRP applied to power meter reading and two criteria are considered: compactness and homogeneity of districts. The proposed solution framework is based on a greedy randomized adaptive search procedure and multicriteria scalarization techniques to approximate the Pareto frontier. The computational experiments show the effectiveness of the method for a set of randomly generated networks and for a real-world network extracted from the city of São Paulo. © 2013 Elsevier Ltd.

Dinâmica ressonante de alguns satélites artificiais terrestres no sistema Terra-Lua-Sol

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mapeamento do relevo do embasamento de bacias sedimentares através da inversão gravimétrica vinculada

Apresentamos três novos métodos estáveis de inversão gravimétrica para estimar o relevo de uma interface arbitrária separando dois meios. Para a garantia da estabilidade da solução, introduzimos informações a priori sobre a interface a ser mapeada, através da minimização de um (ou mais) funcional estabilizante. Portanto, estes três métodos se diferenciam pelos tipos de informação físico-geológica incorporados. No primeiro método, denominado suavidade global, as profundidades da interface são estimadas em pontos discretos, presumindo-se o conhecimento a priori sobre o contraste de densidade entre os meios. Para a estabilização do problema inverso introduzimos dois vínculos: (a) proximidade entre as profundidades estimadas e verdadeiras da interface em alguns pontos fornecidas por furos de sondagem; e (b) proximidade entre as profundidades estimadas em pontos adjacentes. A combinação destes dois vínculos impõe uma suavidade uniforme a toda interface estimada, minimizando, simultaneamente em alguns pontos, os desajustes entre as profundidades conhecidas pelas sondagens e as estimadas nos mesmos pontos. O segundo método, denominado suavidade ponderada, estima as profundidades da interface em pontos discretos, admitindo o conhecimento a priori do contraste de densidade. Neste método, incorpora-se a informação geológica que a interface é suave, exceto em regiões de descontinuidades produzidas por falhas, ou seja, a interface é predominantemente suave porém localmente descontínua. Para a incorporação desta informação, desenvolvemos um processo iterativo em que três tipos de vínculos são impostos aos parâmetros: (a) ponderação da proximidade entre as profundidades estimadas em pontos adjacentes; (b) limites inferior e superior para as profundidades; e (c) proximidade entre todas as profundidades estimadas e um valor numérico conhecido. Inicializando com a solução estimada pelo método da suavidade global, este segundo método, iterativamente, acentua as feições geométricas presentes na solução inicial; ou seja, regiões suaves da interface tendem a tornar-se mais suaves e regiões abruptas tendem a tornar-se mais abruptas. Para tanto, este método atribui diferentes pesos ao vínculo de proximidade entre as profundidades adjacentes. Estes pesos são automaticamente atualizados de modo a acentuar as descontinuidades sutilmente detectadas pela solução da suavidade global. Os vínculos (b) e (c) são usados para compensar a perda da estabilidade, devida à introdução de pesos próximos a zero em alguns dos vínculos de proximidade entre parâmetros adjacentes, e incorporar a informação a priori que a região mais profunda da interface apresenta-se plana e horizontal. O vínculo (b) impõe, de modo estrito, que qualquer profundidade estimada é não negativa e menor que o valor de máxima profundidade da interface conhecido a priori; o vínculo (c) impõe que todas as profundidades estimadas são próximas a um valor que deliberadamente viola a profundidade máxima da interface. O compromisso entre os vínculos conflitantes (b) e (c) resulta na tendenciosidade da solução final em acentuar descontinuidades verticais e apresentar uma estimativa suave e achatada da região mais profunda. O terceiro método, denominado mínimo momento de inércia, estima os contrastes de densidade de uma região da subsuperfície discretizada em volumes elementares prismáticos. Este método incorpora a informação geológica que a interface a ser mapeada delimita uma fonte anômala que apresenta dimensões horizontais maiores que sua maior dimensão vertical, com bordas mergulhando verticalmente ou em direção ao centro de massa e que toda a massa (ou deficiência de massa) anômala está concentrada, de modo compacto, em torno de um nível de referência. Conceitualmente, estas informações são introduzidas pela minimização do momento de inércia das fontes em relação ao nível de referência conhecido a priori. Esta minimização é efetuada em um subespaço de parâmetros consistindo de fontes compactas e apresentando bordas mergulhando verticalmente ou em direção ao centro de massa. Efetivamente, estas informações são introduzidas através de um processo iterativo inicializando com uma solução cujo momento de inércia é próximo a zero, acrescentando, em cada iteração, uma contribuição com mínimo momento de inércia em relação ao nível de referência, de modo que a nova estimativa obedeça a limites mínimo e máximo do contraste de densidade, e minimize, simultaneamente, os desajustes entre os dados gravimétricos observados e ajustados. Adicionalmente, o processo iterativo tende a "congelar" as estimativas em um dos limites (mínimo ou máximo). O resultado final é uma fonte anômala compactada em torno do nível de referência cuja distribuição de constraste de densidade tende ao limite superior (em valor absoluto) estabelecido a priori. Estes três métodos foram aplicados a dados sintéticos e reais produzidos pelo relevo do embasamento de bacias sedimentares. A suavidade global produziu uma boa reconstrução do arcabouço de bacias que violam a condição de suavidade, tanto em dados sintéticos como em dados da Bacia do Recôncavo. Este método, apresenta a menor resolução quando comparado com os outros dois métodos. A suavidade ponderada produziu uma melhoria na resolução de relevos de embasamentos que apresentam falhamentos com grandes rejeitos e altos ângulos de mergulho, indicando uma grande potencialidade na interpretação do arcabouço de bacias extensionais, como mostramos em testes com dados sintéticos e dados do Steptoe Valley, Nevada, EUA, e da Bacia do Recôncavo. No método do mínimo momento de inércia, tomou-se como nível de referência o nível médio do terreno. As aplicações a dados sintéticos e às anomalias Bouguer do Graben de San Jacinto, California, EUA, e da Bacia do Recôncavo mostraram que, em comparação com os métodos da suavidade global e ponderada, este método estima com excelente resolução falhamentos com pequenos rejeitos sem impor a restrição da interface apresentar poucas descontinuidades locais, como no método da suavidade ponderada.

The rolling ball problem on the plane revisited

By a sequence of rollings without slipping or twisting along segments of a straight line of the plane, a spherical ball of unit radius has to be transferred from an initial state to an arbitrary final state taking into account the orientation of the ball. We provide a new proof that with at most 3 moves, we can go from a given initial state to an arbitrary final state. The first proof of this result is due to Hammersley ( 1983). His proof is more algebraic than ours which is more geometric. We also showed that generically no one of the three moves, in any elimination of the spin discrepancy, may have length equal to an integral multiple of 2 pi.

Closed-orbit dependence on the field direction in the anisotropic diamagnetic Kepler problem

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cogeneration design problem Computational complexity analysis and solution through an expert system

Purpose - The purpose of this paper is twofold: to analyze the computational complexity of the cogeneration design problem; to present an expert system to solve the proposed problem, comparing such an approach with the traditional searching methods available.Design/methodology/approach - The complexity of the cogeneration problem is analyzed through the transformation of the well-known knapsack problem. Both problems are formulated as decision problems and it is proven that the cogeneration problem is np-complete. Thus, several searching approaches, such as population heuristics and dynamic programming, could be used to solve the problem. Alternatively, a knowledge-based approach is proposed by presenting an expert system and its knowledge representation scheme.Findings - The expert system is executed considering two case-studies. First, a cogeneration plant should meet power, steam, chilled water and hot water demands. The expert system presented two different solutions based on high complexity thermodynamic cycles. In the second case-study the plant should meet just power and steam demands. The system presents three different solutions, and one of them was never considered before by our consultant expert.Originality/value - The expert system approach is not a "blind" method, i.e. it generates solutions based on actual engineering knowledge instead of the searching strategies from traditional methods. It means that the system is able to explain its choices, making available the design rationale for each solution. This is the main advantage of the expert system approach over the traditional search methods. On the other hand, the expert system quite likely does not provide an actual optimal solution. All it can provide is one or more acceptable solutions.

Asymmetrical Bloch branes and the hierarchy problem

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Produção e aplicação de ramnolipídios produzidos por Pseudomonas aeruginosa LBI 2A1

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Percepções de professoras de escolade públicas eucação infantil acerca de sua formação e prática educativa: o caso de Medianeira - PR

Pós-graduação em Educação - FFC

Processing optimized for symmetry in the problem of evasive maneuvers

The increasing number of space debris in operating regions around the earth constitutes a real threat to space missions. The goal of the research is to establish appropriate scientific-technological conditions to prevent the destruction and/or impracticability of spacecraft in imminent collision in these regions. A definitive solution to this problem has not yet been reached with the degree of precision that the dynamics of spatial objects (vehicle and debris) requires mainly due to the fact that collisions occur in chains and fragmentation of these objects in the space environment. This fact threatens the space missions on time and with no prospects for a solution in the near future. We present an optimization process in finding the initial conditions (CIC) to collisions, considering the symmetry of the distributions of maximum relative positions between spatial objects with respect to the spherical angles. For this, we used the equations of the dynamics on the Clohessy-Witshire, representing a limit of validation that is highly computationally costly. We simulate different maximum relative positions values of the corresponding initial conditions given in terms of spherical angles. Our results showed that there are symmetries that significantly reduce operating costs, such that the search of the CIC is advantageously carried out up to 4 times the initial processing routine. Knowledge of CIC allows the propulsion system operating vehicle implement evasive maneuvers before impending collisions with space debris.

Reactive power planning under conditional-value-at-risk assessment using chance-constrained optimisation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A study of the errors of the averaged models in the restricted three-body problem in a short time scale

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeito do tabagismo, atividade física e obesidade sobre os valores de proteína C reativa em adultos jovens de ambos os sexos: coorte de 12 meses

Pós-graduação em Fisioterapia - FCT

Metaheuristics for a crop rotation problem

This paper presents a mathematical model adapted from literature for the crop rotation problem with demand constraints (CRP-D). The main aim of the present work is to study metaheuristics and their performance in a real context. The proposed algorithms for solution of the CRP-D are a genetic algorithm, a simulated annealing and hybrid approaches: a genetic algorithm with simulated annealing and a genetic algorithm with local search algorithm. A new constructive heuristic was also developed to provide initial solutions for the metaheuristics. Computational experiments were performed using a real planting area and semi-randomly generated instances created by varying the number, positions and dimensions of the lots. The computational results showed that these algorithms determined good feasible solutions in a short computing time as compared with the time spent to get optimal solutions, thus proving their efficacy for dealing with this practical application of the CRP-D.

A Comparative Wet Collapse Buckling Study for the Carcass Layer of Flexible Pipes

When there is a failure on the external sheath of a flexible pipe, a high value of hydrostatic pressure is transferred to its internal plastic layer and consequently to its interlocked carcass, leading to the possibility of collapse. The design of a flexible pipe must predict the maximum value of external pressure the carcass layer can be subjected to without collapse. This value depends on the initial ovalization due to manufacturing tolerances. To study that problem, two numerical finite element models were developed to simulate the behavior of the carcass subjected to external pressure, including the plastic behavior of the materials. The first one is a full 3D model and the second one is a 3D ring model, both composed by solid elements. An interesting conclusion is that both the models provide the same results. An analytical model using an equivalent thickness approach for the carcass layer was also constructed. A good correlation between analytical and numerical models was achieved for pre-collapse behavior but the collapse pressure value and post-collapse behavior were not well predicted by the analytical model. [DOI: 10.1115/1.4005185]