Parameter estimation based on stacked regression and evolutionary algorithms

A new parameter-estimation algorithm, which minimises the cross-validated prediction error for linear-in-the-parameter models, is proposed, based on stacked regression and an evolutionary algorithm. It is initially shown that cross-validation is very important for prediction in linear-in-the-parameter models using a criterion called the mean dispersion error (MDE). Stacked regression, which can be regarded as a sophisticated type of cross-validation, is then introduced based on an evolutionary algorithm, to produce a new parameter-estimation algorithm, which preserves the parsimony of a concise model structure that is determined using the forward orthogonal least-squares (OLS) algorithm. The PRESS prediction errors are used for cross-validation, and the sunspot and Canadian lynx time series are used to demonstrate the new algorithms.

Adaptive recursive control of a soil testing load frame

Recursive Learning Control (RLC) has the potential to significantly reduce the tracking error in many repetitive trajectory applications. This paper presents an application of RLC to a soil testing load frame where non-adaptive techniques struggle with the highly nonlinear nature of soil. The main purpose of the controller is to apply a sinusoidal force reference trajectory on a soil sample with a high degree of accuracy and repeatability. The controller uses a feedforward control structure, recursive least squares adaptation algorithm and RLC to compensate for periodic errors. Tracking error is reduced and stability is maintained across various soil sample responses.

A neurofuzzy classifier for two class problems

A neurofuzzy classifier identification algorithm is introduced for two class problems. The initial fuzzy base construction is based on fuzzy clustering utilizing a Gaussian mixture model (GMM) and the analysis of covariance (ANOVA) decomposition. The expectation maximization (EM) algorithm is applied to determine the parameters of the fuzzy membership functions. Then neurofuzzy model is identified via the supervised subspace orthogonal least square (OLS) algorithm. Finally a logistic regression model is applied to produce the class probability. The effectiveness of the proposed neurofuzzy classifier has been demonstrated using a real data set.

Adaptive noise cancellation with fast tunable RBF network

This paper describes a novel adaptive noise cancellation system with fast tunable radial basis function (RBF). The weight coefficients of the RBF network are adapted by the multi-innovation recursive least square (MRLS) algorithm. If the RBF network performs poorly despite of the weight adaptation, an insignificant node with little contribution to the overall performance is replaced with a new node without changing the model size. Otherwise, the RBF network structure remains unchanged and only the weight vector is adapted. The simulation results show that the proposed approach can well cancel the noise in both stationary and nonstationary ANC systems.

Online modeling with tunable RBF network

In this paper, we propose a novel online modeling algorithm for nonlinear and nonstationary systems using a radial basis function (RBF) neural network with a fixed number of hidden nodes. Each of the RBF basis functions has a tunable center vector and an adjustable diagonal covariance matrix. A multi-innovation recursive least square (MRLS) algorithm is applied to update the weights of RBF online, while the modeling performance is monitored. When the modeling residual of the RBF network becomes large in spite of the weight adaptation, a node identified as insignificant is replaced with a new node, for which the tunable center vector and diagonal covariance matrix are optimized using the quantum particle swarm optimization (QPSO) algorithm. The major contribution is to combine the MRLS weight adaptation and QPSO node structure optimization in an innovative way so that it can track well the local characteristic in the nonstationary system with a very sparse model. Simulation results show that the proposed algorithm has significantly better performance than existing approaches.

Nonlinear identification using orthogonal forward regression with nested optimal regularization

An efficient data based-modeling algorithm for nonlinear system identification is introduced for radial basis function (RBF) neural networks with the aim of maximizing generalization capability based on the concept of leave-one-out (LOO) cross validation. Each of the RBF kernels has its own kernel width parameter and the basic idea is to optimize the multiple pairs of regularization parameters and kernel widths, each of which is associated with a kernel, one at a time within the orthogonal forward regression (OFR) procedure. Thus, each OFR step consists of one model term selection based on the LOO mean square error (LOOMSE), followed by the optimization of the associated kernel width and regularization parameter, also based on the LOOMSE. Since like our previous state-of-the-art local regularization assisted orthogonal least squares (LROLS) algorithm, the same LOOMSE is adopted for model selection, our proposed new OFR algorithm is also capable of producing a very sparse RBF model with excellent generalization performance. Unlike our previous LROLS algorithm which requires an additional iterative loop to optimize the regularization parameters as well as an additional procedure to optimize the kernel width, the proposed new OFR algorithm optimizes both the kernel widths and regularization parameters within the single OFR procedure, and consequently the required computational complexity is dramatically reduced. Nonlinear system identification examples are included to demonstrate the effectiveness of this new approach in comparison to the well-known approaches of support vector machine and least absolute shrinkage and selection operator as well as the LROLS algorithm.

A new adaptive multiple modelling approach for non-linear and non-stationary systems

This paper proposes a novel adaptive multiple modelling algorithm for non-linear and non-stationary systems. This simple modelling paradigm comprises K candidate sub-models which are all linear. With data available in an online fashion, the performance of all candidate sub-models are monitored based on the most recent data window, and M best sub-models are selected from the K candidates. The weight coefficients of the selected sub-model are adapted via the recursive least square (RLS) algorithm, while the coefficients of the remaining sub-models are unchanged. These M model predictions are then optimally combined to produce the multi-model output. We propose to minimise the mean square error based on a recent data window, and apply the sum to one constraint to the combination parameters, leading to a closed-form solution, so that maximal computational efficiency can be achieved. In addition, at each time step, the model prediction is chosen from either the resultant multiple model or the best sub-model, whichever is the best. Simulation results are given in comparison with some typical alternatives, including the linear RLS algorithm and a number of online non-linear approaches, in terms of modelling performance and time consumption.

Metodologia para re-sintonia de controladores PID industriais

The present work has as objective to present a method of project and implementation of controllers PID, based on industrial instrumentation. An automatic system of auto-tunning of controllers PID will be presented, for systems of first and second order. The software presented in this work is applied in controlled plants by PID controllers implemented in a CLP. Software is applied to make the auto-tunning of the parameters of controller PID of plants that need this tunning. Software presents two stages, the first one is the stage of identification of the system using the least square recursive algorithm and the second is the stage of project of the parameters of controller PID using the root locus algorithm. An important fact of this work is the use of industrial instrumentation for the accomplishment of the experiments. The experiments had been carried through in controlled real plants for controllers PID implemented in the CLP. Thus has not only one resulted obtained with theoreticians experiments made with computational programs, and yes resulted obtained of real systems. The experiments had shown good results gotten with developed software

Haptoglobin polymorphism correlated with coronary artery disease

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Câncer de pulmão: histologia, estádio, tratamento e sobrevida

OBJETIVO: Analisar os principais tipos histológicos, estádio, tratamento e sobrevida dos portadores de câncer de pulmão. MÉTODOS: Estudo retrospectivo a partir da análise dos prontuários de pacientes acompanhados no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Botucatu, num período de seis anos. RESULTADOS: de janeiro de 2000 a janeiro de 2006, foram acompanhados 240 doentes com câncer de pulmão, com predominância do sexo masculino (64%). O tipo histológico mais freqüente foi o carcinoma escamoso (37,5%), seguido pelo adenocarcinoma (30%), carcinoma neuroendócrino (19,6%) e carcinoma de grandes células (6,6%). Apenas 131 pacientes (54,6%) foram tratados. Destes, 52 pacientes (39,7%) foram submetidos à quimioterapia exclusiva, 32 (24,4%) realizaram quimioterapia associada à radioterapia e 47 (35,9%) foram submetidos à cirurgia associada ou não à quimioterapia exclusiva e/ou radioterapia. Somente 27 pacientes (20,6%) foram submetidos à cirurgia exclusiva.Em relação ao estadiamento, 34,4% apresentavam, no momento do diagnóstico, estádio IV, 20,6% estádio IIIB, 16,8% estádio IIIA e os outros 28,2% pertenciam aos estádios I e II. A sobrevida em cinco anos foi de 65% para o estádio I e 25% para os estádios remanescentes. CONCLUSÕES: O tipo histológico predominante foi o carcinoma escamoso e o de menor freqüência foi o carcinoma de grandes células. A maioria se encontrava em estádio avançado ao diagnóstico, estando nos estádios iniciais menos de 30% dos casos. Isto justifica a baixa sobrevida e a pequena quantidade de pacientes submetidos ao tratamento cirúrgico exclusivo, em comparação à maioria que foi submetida à quimioterapia exclusiva.

Stirring, charging, and picking: hunting tactics of potamotrygonid rays in the upper Paraná River

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Chemometric analysis of Hymenoptera toxins and defensins: A model for predicting the biological activity of novel peptides from venoms and hemolymph

When searching for prospective novel peptides, it is difficult to determine the biological activity of a peptide based only on its sequence. The trial and error approach is generally laborious, expensive and time consuming due to the large number of different experimental setups required to cover a reasonable number of biological assays. To simulate a virtual model for Hymenoptera insects, 166 peptides were selected from the venoms and hemolymphs of wasps, bees and ants and applied to a mathematical model of multivariate analysis, with nine different chemometric components: GRAVY, aliphaticity index, number of disulfide bonds, total residues, net charge, pI value, Boman index, percentage of alpha helix, and flexibility prediction. Principal component analysis (PCA) with non-linear iterative projections by alternating least-squares (NIPALS) algorithm was performed, without including any information about the biological activity of the peptides. This analysis permitted the grouping of peptides in a way that strongly correlated to the biological function of the peptides. Six different groupings were observed, which seemed to correspond to the following groups: chemotactic peptides, mastoparans, tachykinins, kinins, antibiotic peptides, and a group of long peptides with one or two disulfide bonds and with biological activities that are not yet clearly defined. The partial overlap between the mastoparans group and the chemotactic peptides, tachykinins, kinins and antibiotic peptides in the PCA score plot may be used to explain the frequent reports in the literature about the multifunctionality of some of these peptides. The mathematical model used in the present investigation can be used to predict the biological activities of novel peptides in this system, and it may also be easily applied to other biological systems. © 2011 Elsevier Inc.

Dermatopatias em cães: Revisão de 257 casos

The purpose of this study was to collect data on skin diseases in dogs evaluated at the Veterinary Hospital of the Northern Parana State University (UENP), in Bandeirantes, Parana, Brazil. Dermatological conditions amounted to 31.38% of all consultations in dogs, and the most common skin conditions observed were, from the most to the least common: bacterial, parasitic, fungal, immune, and keratinization disorders; general skin diseases and psychogenic conditions. The highest scoring diseases, in number of occurrences were, in descending order: Superficial folliculitis, demodicidosis, dermatophytosis, bacterial otitis, deep folliculitis, dry dekeratinization, allergic dermatitis caused by flea bites, fungal ear infections, scabies, impetigo, malassezia dermatitis, parasitical otitis, pad dermatitis, and atopic dermatitis.

A ictiofauna no monitoramento da qualidade ambiental em um distrito industrial do estuário amazônico

Vila do Conde está localizada no município de Barcarena, Pará, Brasil. Nesta região está concentrado um importante pólo industrial de mineração, constituindo um fator de risco para a qualidade da água. Diante do exposto, este trabalho teve o objetivo de avaliar a qualidade da água no ambiente estuarino localizado no entorno de Vila do Conde utilizando a ictiofauna como bioindicador e o fígado de duas espécies de peixes como biomarcador histopatológico. As coletas do material abiótico (água) e da ictiofauna ocorreram em três áreas considerando os diferentes níveis de impacto: Zona 1, localizado no entorno do terminal portuário e industrial de Vila do Conde, considerada como alto risco de contaminação; Zona 2, localizada na ilha do Capim, na divisa dos municípios de Barcarena e Abaetetuba, classificada com risco médio de impacto; Zona 3, localizada na ilha das Onças, município de Barcarena, classificada com risco minímo por está distante das fontes de contaminação. Para todas as áreas de estudo foram feitas amostragens tanto no ambiente de canal quanto no canal de maré ao longo de quatro coletas bimestrais -, transição chuvoso para o seco (Junho 2009), seco (Setembro 2009), transição seco para chuvoso (Janeiro 2010) e período chuvoso (Abril 2010), no período de um ano de coleta. Para a obtenção dos dados foram utilizados rede de emalhar e rede de tapagem. Como forma de abordar diferentes vertentes sobre a qualidade da água em Vila do Conde, este trabalho foi dividido em etapas. A primeira etapa consistiu do uso da ictiofauna como bioindicadora (capítulo 1). Na segunda etapa foram selecionadas duas espécies abundantes com hábitos alimentares distintos, Plagioscion squamosissimus e Lithodoras dorsalis, para avaliar a saúde do ambiente através da utilização do fígado como iomarcador histopatológico (capítulo 2). Por fim todas as famílias de descritores da comunidade estudadas nos capítulos 1 e 2 foram integralizadas através do uso de índices de integridade biológica (capítulo 3). A análise da ictiofauna como bioindicadora mostrou que, para os dois ambientes (canal e igarapé), considerando as várias famílias de descritores, foi evidente a composição diferenciada entre os locais. Das 77 espécies capturadas, apenas 23 foram encontradas na zona 1. Adicionalmente, também foi observada a diminuição de organismos de grande porte. Este decréscimo foi considerado como uma resposta ecológica inicial as alterações antrópicas. A análise dos biomarcadores, feito através do estudo histopatológico do fígado se mostrou eficiente e demonstrou que presença antrópica naquela região está afetando a saúde da P. squamosissimus e L. dorsalis. O MAV (Mean Assessment Values), HAI (Histological Alteration Index) e o MDS (multidimensional scaling) mostraram claramente as diferenças entre as áreas estudadas. Nas áreas em que existe o contato mais próximo com o porto e as indústrias, as alterações foram mais severas e algumas consideradas irreversíveis para as duas espécies. As principais lesões encontradas nas duas espécies foram: o aumento do centro melanomacrófagos, degeneração gordurosa, inflamação nos hepatócitos, hepatite, congestão nos vasos e necrose focal. As alterações hepáticas observadas neste estudo foram mais intensas em P. squamosissimus que é carnívora e se alimenta na área de estudo predominantemente de camarão. Através dos índices de integridade todas as informações sobre a comunidade descritas anteriormente foram agregadas e denominadas de métricas. Para os dois ambientes (canal e igarapé), a curva de biomassa/dominância ABC mostrou que as zonas 1 e 2 apresentaram alterações, sendo estas áreas classificadas como moderadamente impactadas. Os índices BHI (Estuarine biological health index), EFCI (Estuarine fish community índex), TFCI (Transitional fish classification índex) e EBI (Estuarine biotic integrity index) foram considerados excelentes indicadores de integridade nas áreas de estudos e foram eficientes em mostrar alterações graves da comunidade de peixes na zona 1. Quanto à zona 2, já foi possível observar algum tipo de alteração no ambiente, mostrando que a contaminação não está se restringindo apenas ao entorno de Vila do Conde. As metodologias aplicadas foram capazes de detectar as interferências antrópicas na área de estudo e podem para ser replicadas em outros ambientes estuarinos. Entretanto, estudos mais detalhados e por um maior período de tempo ainda são necessários em Vila do Conde, principalmente relacionadas à bioacumulação de metais pesados nas principais espécies consumidas.

Aspectos clínicos e epidemiológicos da infecção genital pelo Papilomavírus humano (HPV) em adolescentes da região metropolitana de Belém

A adolescência é um período de vida da mulher marcado por transformações biológicas e psicológicas que influenciam intensamente sua saúde futura. Essas mulheres são mais suscetíveis às DST. A infecção pelo HPV é uma das DST mais frequentes, sendo importante avaliar a sua prevalência, devido sua ligação com o câncer uterino. Este estudo avaliou a prevalência da infecção genital por HPV na população adolescente do sexo feminino em Belém. Estes dados foram correlacionados com fatores sócio demográficos, comportamentais e reprodutivos. Foi realizado um estudo transversal entre agosto de 2009 e agosto de 2011, com 134 mulheres entre 13 e 19 anos que procuraram a Unidade Materno-Infantil e Adolescente de Belém para exame de rastreamento do câncer do colo do útero. As pacientes selecionadas responderam a um questionário sobre os dados sócio demográficos, comportamentais e reprodutivos. Foi realizada coleta de material cervicovaginal para citologia convencional e escovado cervical para detecção de DNA-HPV por técnica da reação em cadeia de polimerase (PCR). A associação da infecção por HPV e fatores de risco selecionados foi avaliada por meio do teste do Qui-quadrado (χ²) e/ou exato de Fisher, todos com um nível alfa de significância de 0,05. A infecção genital pelo Papillomavirus humano apresentou a prevalência de 22%, sendo o HPV 58 o mais prevalente com 31% e o HPV 11 o menos comum com 3,4%. Entre as adolescentes 51,7% apresentaram infecção por outros tipos de HPV não incluídos na vacina quadrivalente (6, 11, 16 e 18), e 76,2% apresentavam infecção por pelo menos um tipo de HPV do grupo de alto risco. Foram encontradas alterações citológicas em 6,2% dos esfregaços cervicais. Os fatores de risco associados à infecção genital por HPV encontrados neste estudo foram escolaridade superior a oito anos, coitarca com idade maior que 14 anos, uso de anticoncepcional oral por mais de um ano, uso atual de anticoncepcional oral, gravidez com 14 anos ou menos e achado citológico anormal. Este estudo evidenciou o predomínio de HPV de alto risco não imunoprevenível nas amostras cervicais, demonstrando a necessidade de novas políticas de prevenção primária e secundária, que envolvam as adolescentes através de discussão e orientação motivando-as a participar ativamente na promoção da própria saúde.