Surrogate-Based Optimization Using Multifidelity Models with Variable Parameterization and Corrected Space Mapping

Surrogate-based-optimization methods provide a means to achieve high-fidelity design optimization at reduced computational cost by using a high-fidelity model in combination with lower-fidelity models that are less expensive to evaluate. This paper presents a provably convergent trust-region model-management methodology for variableparameterization design models: that is, models for which the design parameters are defined over different spaces. Corrected space mapping is introduced as a method to map between the variable-parameterization design spaces. It is then used with a sequential-quadratic-programming-like trust-region method for two aerospace-related design optimization problems. Results for a wing design problem and a flapping-flight problem show that the method outperforms direct optimization in the high-fidelity space. On the wing design problem, the new method achieves 76% savings in high-fidelity function calls. On a bat-flight design problem, it achieves approximately 45% time savings, although it converges to a different local minimum than did the benchmark.

Home Confined Consumers’ Freedom through Surrogate Activities: the Role of Personal Communities

This article explores the nature of surrogate consumption activity with three cases of non-institutionalised home confined consumers. The role played by personal communities in their daily lives is explored from the constrained rural contexts in which they consume. Despite the barriers to achieving normalcy in the marketplace, home confined consumers are able to realise freedom and agency, and express identity through engagement in surrogate consumption activity. Surrogate consumption activity also provides home confined consumers with opportunities to reinforce and challenge traditional family practices (discourses of care) through the ability for relationship culture development and social capital creation. Findings in this study show that home confined consumers, labeled as 'limited-choice' (Gabel, 2005) have the ability to display power, make choices, and find their voice despite non-interaction in the marketplace.

Nasal Epithelial Cells Can Act as a Physiological Surrogate for Paediatric Asthma Studies

Introduction: Differentiated paediatric epithelial cells can be used to study the role of epithelial cells in asthma. Nasal epithelial cells are easier to obtain and may act as a surrogate for bronchial epithelium in asthma studies. We assessed the suitability of nasal epithelium from asthmatic children to be a surrogate for bronchial epithelium using air-liquid interface cultures.

Methods: Paired nasal and bronchial epithelial cells from asthmatic children (n = 9) were differentiated for 28 days under unstimulated and IL-13-stimulated conditions. Morphological and physiological markers were analysed using immunocytochemistry, transepithelial-electrical-resistance, Quantitative Real-time-PCR, ELISA and multiplex cytokine/chemokine analysis.

Results: Physiologically, nasal epithelial cells from asthmatic children exhibit similar cytokine responses to stimulation with IL-13 compared with paired bronchial epithelial cells. Morphologically however, nasal epithelial cells differed significantly from bronchial epithelial cells from asthmatic patients under unstimulated and IL-13-stimulated conditions. Nasal epithelial cells exhibited lower proliferation/differentiation rates and lower percentages of goblet and ciliated cells when unstimulated, while exhibiting a diminished and varied response to IL-13.

Conclusions: We conclude that morphologically, nasal epithelial cells would not be a suitable surrogate due to a significantly lower rate of proliferation and differentiation of goblet and ciliated cells. Physiologically, nasal epithelial cells respond similarly to exogenous stimulation with IL-13 in cytokine production and could be used as a physiological surrogate in the event that bronchial epithelial cells are not available.

DFIG Machine Design for Maximizing Power Output Based on Surrogate Optimization Algorithm

This paper presents a surrogate-model based optimization of a doubly-fed induction generator (DFIG) machine winding design for maximizing power yield. Based on site-specific wind profile data and the machine’s previous operational performance, the DFIG’s stator and rotor windings are optimized to match the maximum efficiency with operating conditions for rewinding purposes. The particle swarm optimization (PSO)-based surrogate optimization techniques are used in conjunction with the finite element method (FEM) to optimize the machine design utilizing the limited available information for the site-specific wind profile and generator operating conditions. A response surface method in the surrogate model is developed to formulate the design objectives and constraints. Besides, the machine tests and efficiency calculations follow IEEE standard 112-B. Numerical and experimental results validate the effectiveness of the proposed technologies.

Surrogate-based analysis and optimization for the design of heat sinks with jet impingement

Heat sinks are widely used for cooling electronic devices and systems. Their thermal performance is usually determined by the material, shape, and size of the heat sink. With the assistance of computational fluid dynamics (CFD) and surrogate-based optimization, heat sinks can be designed and optimized to achieve a high level of performance. In this paper, the design and optimization of a plate-fin-type heat sink cooled by impingement jet is presented. The flow and thermal fields are simulated using the CFD simulation; the thermal resistance of the heat sink is then estimated. A Kriging surrogate model is developed to approximate the objective function (thermal resistance) as a function of design variables. Surrogate-based optimization is implemented by adaptively adding infill points based on an integrated strategy of the minimum value, the maximum mean square error approach, and the expected improvement approaches. The results show the influence of design variables on the thermal resistance and give the optimal heat sink with lowest thermal resistance for given jet impingement conditions. 

Sclera as a Surrogate Marker for Determining AGE-Modifications in Bruch's Membrane Using a Raman Spectroscopy-Based Index of Aging

PURPOSE. Raman spectroscopy is an effective probe of advanced glycation end products (AGEs) in Bruch's membrane. However, because it is the outermost layer of the retina, this extracellular matrix is difficult to analyze in vivo with current technology. The sclera shares many compositional characteristics with Bruch's membrane, but it is much easier to access for in vivo Raman analysis. This study investigated whether sclera could act as a surrogate tissue for Raman-based investigation of pathogenic AGEs in Bruch's membrane.

METHODS. Human sclera and Bruch's membrane were dissected from postmortem eyes (n = 67) across a wide age range (33-92 years) and were probed by Raman spectroscopy. The biochemical composition, AGEs, and their age-related trends were determined from data reduction of the Raman spectra and compared for the two tissues.

RESULTS. Raman microscopy demonstrated that Bruch's membrane and sclera are composed of a similar range of biomolecules but with distinct relative quantities, such as in the heme/collagen and the elastin/collagen ratios. Both tissues accumulated AGEs, and these correlated with chronological age (R(2) = 0.824 and R(2) = 0.717 for sclera and Bruch's membrane, respectively). The sclera accumulated AGE adducts at a lower rate than Bruch's membrane, and the models of overall age-related changes exhibited a lower rate (one-fourth that of Bruch's membrane) but a significant increase with age (P <0.05).

CONCLUSIONS. The results suggest that the sclera is a viable surrogate marker for estimating AGE accumulation in Bruch's membrane and for reliably predicting chronological age. These findings also suggest that sclera could be a useful target tissue for future patient-based, Raman spectroscopy studies. (Invest Ophthalmol Vis Sci 2011;52:1593-1598) DOI:10.1167/iovs.10-6554

Heurística lagrangiana para el problema de localización capacitado de dos etapas.

Tesis (Doctor en Ingeniería con Especialidad en Ingeniería de Sistemas) UANL, 2011.

Estado del arte (fase heurística)

Dentro de este documento de investigación los lectores encontrarán lo que denominamos la fase heurística de la investigación adelantada por el Observatorio de Venezuela, donde se compilan los diferentes documentos que hemos ido recolectando a lo largo de nuestra tarea como Observatorio dentro del Centro de Estudios Políticos e Internacionales (CEPI) de las Facultades de Ciencia Política y Gobierno, y de Relaciones Internacionales. La presente entrega está dirigida a todos aquellos interesados en el tema venezolano, presentando la fase inicial de lo que será un estado del arte destinado a brindar una bibliografía que permita a quienes la consulten una comprensión macro del acontecer político venezolano. En este orden de ideas, creemos pertinente exponer al público en general los distintos documentos a los que hemos tenido acceso con el correr de nuestra investigación, en tanto que muchos de éstos, además de ser inéditos en Colombia, presentan nuevas perspectivas para la comprensión de las temáticas venezolanas que nos han servido de guía en nuestra investigación, por lo que esperamos puedan contribuir a agilizar la construcción de bases de datos para futuros proyectos sobre Venezuela. Esta primera fase de nuestro estado del arte pretende brindar un panorama general sobre las distintas investigaciones y líneas que se han abordado por los diferentes autores que han trabajado el tema venezolano; así las cosas, hemos decidido dividir esta fase en textos que abordan aspectos políticos, sociales, históricos, económicos, militares y de política exterior. Tras realizar esta primera entrega, tenemos proyectada una segunda publicación en la cual, tras una revisión detallada de cada uno de los materiales contenidos en esta lista, ofreceremos la fase hermenéutica de nuestro estado del arte, que contendrá la compilación de breves interpretaciones de los documentos, clasifi cados según su importancia dentro de las distintas líneas de investigación, seleccionando aquellos que nos han parecido fundamentales para la nuestra en particular, con el fi n de brindar al lector una matriz conceptual que permita una mayor comprensión de los documentos que a continuación relacionamos.

Heurística : dossier. 'Heurística : dossier'.

Documento sin numeración de páginas. Las propuestas forman parte del Programa de Educación Infantil de Menorca

Baremación de una escala para la orientación heurística VS algorítmica con una muestra de adultos universitarios.

El presente estudio tiene como objetivo ahondar en el conocimiento de los procesos de pensamiento de los seres humanos, concretamente en lo que se refiere a la diferenciación entre las formas de razonamiento heurístico y algorítmico. Se sigue el modelo propuesto por Groner (1991). 191 personas (licenciados y estudiantes universitarios) menores de 26 años; de ellos 103 eran mujeres y 88 hombres. Del total de la muestra, 101 personas realizaron un retest de la escala a los 60 minutos y las restantes 90 personas a los 30 días. Teniendo en cuenta el carácter exploratorio de este estudio se plantearon las siguientes hipótesis: 1. La adaptación a Lengua Española de la escala de orientación heurística de Groner, manteniendo la misma metodología, obtendrá el mismo factor bipolar obtenido en la muestra Suiza, explicando un porcentaje de varianza similar; 2. Una mejora de la metodología empleada permitirá una explicación más adecuada del constructo subyacente; 3. Existe un constructo de razonamiento general, que incorpora dos factores, uno algorítmico y otro heurístico. Escala de orientación heurística de Groner and Groner. En la primera fase (réplica al estudio suizo) se reprodujeron los análisis realizados por el grupo investigador suizo: fiabilidad de la escala, frecuencias de categorías por ítems, análisis factorial y reducción de la escala, correlaciones de las puntuaciones de la escala en las distintas versiones. Segunda fase (replanteamiento metodológico): depuración de ítems, depuración de sujetos, fiabilidad de la escala, estructuración factorial de la escala. 1. La réplica de la metodología utilizada por Groner en la construcción de la escala genera, en nuestro estudio, la reproducción de los resultados obtenidos en Suiza. 2. Esta adaptación, a la Lengua Española, no consigue apresar el factor bipolar del tipo de razonamiento humano, propuesto por Groner. 3. La versión reducida a 30 ítems, siguiendo las propuestas metodológicas de Groner y Groner, tampoco consigue apresar dicho factor. 4. La estructura factorial extraída en la primera fase de nuestra investigación responde a los dos tipos de razonamiento propuestos por Groner, pero sin producirse la dicotomización del factor. 5. La utilización de una metodología diferente mejora el modelo de Groner a nivel explicativo. 6. La versión reducida resultante del replanteamiento metodológico de la investigación, consigue apresar el constructo sugerido en la investigación Suiza. 7. El constructo de razonamiento humano resultante consta de dos factores, uno heurístico general y otro algorítmico, en vez de un único factor bipolar que los recoja. 8. Sin embargo, estos factores parecen no existir ante un análisis más estricto (de ecuaciones estructurales). Parece claro que el devenir del razonamiento humano camina por otros derroteros en las últimas décadas que lo que plantea el prometedor modelo de Groner, tanto en la literatura cognitiva como en la inteligencia artificial. Sin embargo, con las modificaciones metodológicas que planteamos nosotros, los resultados parecen esperanzadores.

Baremación de una escala para la orientación heurística VS algorítmica con una muestra de adultos no universitarios.

Este trabajo se encuadra, desde el punto de vista teórico, en el contexto de razonamiento humano, y dentro de él en el campo del llamado razonamiento heurístico, entendido como una dimensión del estilo cognitivo para la población canaria de la 'escala de razonamiento heurístico', elaborada por Groner y Groner (1991), como instrumento de medida de tal dimensión. Participaron 148 personas no universitarias, de un gran abanico de profesiones, mayores de 25 años. La primera parte del trabajo presenta una reflexión teórica en torno a la concepción del razonamiento heurístico, a fin de realizar un intento de operacionalizar tal concepto-constructo, como paso previo para su medida. En el segundo capítulo se describe un instrumento de medida surgido en 1991, elaborado por el suizo, Groner que tiene como finalidad diferenciar entre sujetos cuyo razonamiento siga una pauta de carácter heurístico frente a aquella cuya estrategia es algorítmica. Se expone cuál ha sido el desarrollo de la escala original suiza y sus características estadísticas. Los siguientes capítulos se dedican al método empleado en este estudio, para la posible estandarización de la escala en Lengua Castellana. 'Escala de razonamiento heurístico' de Groner y Groner (1991). 1. La réplica de la metodología utilizada por Groner y Groner genera en nuestro estudio la reproducción de los resultados obtenidos en Suiza. 2. Esta adaptación no logra apresar el factor bipolar del tipo de razonamiento humano propuesto por ellos (al igual que la escala original). La versión reducida de 30 ítems tampoco consigue apresar dicho factor. 3. La utilización de una metodología diferente mejora el modelo de Groner a nivel explicativo, pero mantiene las incongruencias teóricas detectadas en su metodología. 4. La estructura factorial de la primera fase de esta investigación responde a los dos tipos de razonamiento propuestos por Groner, pero sin producirse la dicotomización del factor. 5. La versión reducida resultante del replanteamiento metodológico de la investigación, consigue apresar el constructo surgido en la investigación suiza, a nivel empírico. 6. El constructo de razonamiento humano obtenido con la nueva versión de la escala consta de tres factores, uno de razonamiento heurístico general y dos algorítmicos, en vez de un único factor bipolar que los recoja. 7. El instrumento de medida propuesto en este trabajo, no permite diferenciar entre sujetos con modos de razonamiento diferenciales. No existen estilos cognitivos definidos que puedan englobarse en las definiciones propuestas de razonamiento heurístico VS algorítmico. Los datos derivados de las distintas depuraciones a que sometimos la escala parecen indicar dicha afirmación, si bien hay que hacer la salvedad de que la escala debería ser rechazada totalmente si se quiere verificar un nuevo modelo, por ejemplo el modelo de Evans (1984) o Kauswisher (1989) que contempla la interacción 'conocimiento previo x características impuestas por la tarea'.

El algoritmo de la raíz cuadrada : dos tipos distintos de aproximación heurística.

Análisis del algoritmo de la raíz cuadrada, con el objetivo de acercar éste al alumnado de una forma más estimulante. Éste análisis se realiza por dos vías diferentes. En primer lugar, el estudio se centra en la parte geométrica que se deriva del algoritmo. A continuación se enfoca hacia el modelo estadístico, de forma que mediante aproximaciones se trata de alcanzar el grado de exactitud.