Analytical optimization of spread and change of exponential decay of generalized Wannier functions in one dimension

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Comparative studies on non-convex optimization methods for transmission network expansion planning

We have investigated and extensively tested three families of non-convex optimization approaches for solving the transmission network expansion planning problem: simulated annealing (SA), genetic algorithms (GA), and tabu search algorithms (TS). The paper compares the main features of the three approaches and presents an integrated view of these methodologies. A hybrid approach is then proposed which presents performances which are far better than the ones obtained with any of these approaches individually. Results obtained in tests performed with large scale real-life networks are summarized.

Combining genetic algorithm and simulated annealing: A molecular geometry optimization study

We introduce a new hybrid approach to determine the ground state geometry of molecular systems. Firstly, we compared the ability of genetic algorithm (GA) and simulated annealing (SA) to find the lowest energy geometry of silicon clusters with six and 10 atoms. This comparison showed that GA exhibits fast initial convergence, but its performance deteriorates as it approaches the desired global extreme. Interestingly, SA showed a complementary convergence pattern, in addition to high accuracy. Our new procedure combines selected features from GA and SA to achieve weak dependence on initial parameters, parallel search strategy, fast convergence and high accuracy. This hybrid algorithm outperforms GA and SA by one order of magnitude for small silicon clusters (Si6 and Si10). Next, we applied the hybrid method to study the geometry of a 20-atom silicon cluster. It was able to find an original geometry, apparently lower in energy than those previously described in literature. In principle, our procedure can be applied successfully to any molecular system. © 1998 Elsevier Science B.V.

Optimization of neural classifiers based on bayesian decision boundaries and idle neurons pruning

In this article we describe a feature extraction algorithm for pattern classification based on Bayesian Decision Boundaries and Pruning techniques. The proposed method is capable of optimizing MLP neural classifiers by retaining those neurons in the hidden layer that realy contribute to correct classification. Also in this article we proposed a method which defines a plausible number of neurons in the hidden layer based on the stem-and-leaf graphics of training samples. Experimental investigation reveals the efficiency of the proposed method. © 2002 IEEE.

Global analysis of aerodynamics deflectors efficiency in the grinding process

The conventional, grinding methods in some cases are not very efficient because the arising of thermal damages in the pieces is very common. Optimization methods of cutting fluid application in the grinding zone are essential to prevent thermal problems from interaction of the wheel grains with the workpiece. surface. The optimization can happen through the correct selection of the cut parameters and development of devices that eliminate air layer effects generated around the grinding wheel. This article will collaborate with the development of an experimentation methodology which allows evaluating, comparatively, the performance of the deflectors in the cutting region to minimize the air layer effect of the high speed of the grinding wheel. The air layers make the cutting fluid jet to dissipate in the machine. An optimized nozzle was used in order to compare the results with the conventional method (without baffles or deflectors) of cutting fluid application. The results showed the high eficciency of the deflectors or baffles in the finish results. Copyright © 2006 by ABCM.

A note on KKT-invexity in nonsmooth continuous-time optimization

We introduce the notion of KKT-inverity for nonsmooth continuous-time nonlinear optimization problems and prove that this notion is a necessary and sufficient condition for every KKT solution to be a global optimal solution.

Optimal trajectory and solution of the inverse kinematics of a robotic manipulator by genetic algorithms

This paper presents the generation of optimal trajectories by genetic algorithms (GA) for a planar robotic manipulator. The implemented GA considers a multi-objective function that minimizes the end-effector positioning error together with the joints angular displacement and it solves the inverse kinematics problem for the trajectory. Computer simulations results are presented to illustrate this implementation and show the efficiency of the used methodology producing soft trajectories with low computing cost. © 2011 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Optimization of query results in peer-to-peer database supported by semantics

The development of new technologies that use peer-to-peer networks grows every day, with the object to supply the need of sharing information, resources and services of databases around the world. Among them are the peer-to-peer databases that take advantage of peer-to-peer networks to manage distributed knowledge bases, allowing the sharing of information semantically related but syntactically heterogeneous. However, it is a challenge to ensure the efficient search for information without compromising the autonomy of each node and network flexibility, given the structural characteristics of these networks. On the other hand, some studies propose the use of ontology semantics by assigning standardized categorization of information. The main original contribution of this work is the approach of this problem with a proposal for optimization of queries supported by the Ant Colony algorithm and classification though ontologies. The results show that this strategy enables the semantic support to the searches in peer-to-peer databases, aiming to expand the results without compromising network performance. © 2011 IEEE.

Power flow optimization for grid connected inverter using evolutionary algorithm and additional control loop

In this work it is proposed to validate an evolutionary tuning algorithm in plants composed by a grid connected inverter. The optimization aims the tuning of the slopes of P-Ω and Q-V curves so that the system is stable, damped and minimum settling time. Simulation and experimental results are presented to prove the feasibility of the proposed approach. However, experimental results demonstrate a compromising effect of grid frequency oscillations in the active power transferring. In addition, it was proposed an additional loop to compensate this effect ensuring a constant active power flow. © 2011 IEEE.

Application of an iterative method and an evolutionary algorithm in fuzzy optimization

This work develops two approaches based on the fuzzy set theory to solve a class of fuzzy mathematical optimization problems with uncertainties in the objective function and in the set of constraints. The first approach is an adaptation of an iterative method that obtains cut levels and later maximizes the membership function of fuzzy decision making using the bound search method. The second one is a metaheuristic approach that adapts a standard genetic algorithm to use fuzzy numbers. Both approaches use a decision criterion called satisfaction level that reaches the best solution in the uncertain environment. Selected examples from the literature are presented to compare and to validate the efficiency of the methods addressed, emphasizing the fuzzy optimization problem in some import-export companies in the south of Spain. © 2012 Brazilian Operations Research Society.

Keratinase production by new strain of Bacillus Amyloliquefaciens: Application of statistical experimental design for optimization of keratinase production

Feathers are rich in amino acids and can be employed as a dietary protein supplement for animal feed. Microbial degradation is an alternative technology for improving the nutritional value of feathers. Other potential applications of keratinase include use in the leather industry, detergents and medicine as well as the pharmaceutical for the treatment of acne, psoriasis and calluses. A new keratinolytic enzyme production bacterium was isolated from a poultry processing plant. To improve keratinase yield, statistically based experimental designs were applied to optimize three significant variables: temperature, substrate concentration (feathers) and agitation speed. Response surface methodology demonstrated an increase in keratinolytic activity at temperature, agitation speed and substrate concentration of 26.6°C, 150 rpm and 2%, respectively. Liquid chromatography revealed the release of amino acids in the Bacillus amyloliquefaciens culture broth, thereby demonstrating the potential of feather meal in the animal feed industry. © Global Science Publications.

Um método previsor-corretor primal-dual de pontos interiores barreira logarítmica modificada, com estratégias de convergência global e de ajuste cúbico, para problemas de programação não-linear e não-convexa

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

GAIA - Uma proposta de agente inteligente acoplado a algoritmos evolucionários para ajuste dinâmico de parâmetros através de conceitos de design inteligente e lógica fuzzy

Há muitos anos, técnicas de Computação Evolucionária vem sendo aplicadas com sucesso na solução dos mais variados tipos de problemas de otimização. Na constante procura pelo ótimo global e por uma melhor exploração da superfície de busca, as escolhas para ajustar estes métodos podem ser exponencialmente complexas e requerem uma grande quantidade de intervenção humana. Estes modelos tradicionais darwinianos apóiam-se fortemente em aleatoriedade e escolhas heurísticas que se mantém fixas durante toda a execução, sem que acompanhem a variabilidade dos indivíduos e as eventuais mudanças necessárias. Dadas estas questões, o trabalho introduz a combinação de aspectos da Teoria do Design Inteligente a uma abordagem hibrida de algoritmo evolucionário, através da implementação de um agente inteligente o qual, utilizando lógica fuzzy, monitora e controla dinamicamente a população e seis parâmetros definidos de uma dada execução, ajustando-os para cada situação encontrada durante a busca. Na avaliação das proposições foi construído um protótipo sobre a implementação de um algoritmo genético para o problema do caixeiro viajante simétrico aplicado ao cenário de distância por estradas entre as capitais brasileiras, o que permitiu realizar 580 testes, simulações e comparações entre diferentes configurações apresentadas e resultados de outras técnicas. A intervenção inteligente entrega resultados que, com sucesso em muitos aspectos, superam as implementações tradicionais e abrem um vasto espaço para novas pesquisas e estudos nos aqui chamados: “Algoritmos Evolucionários Híbridos Auto-Adaptáveis”, ou mesmo, “Algoritmos Evolucionários Não-Darwinianos”.

Inversão de dados sísmicos de reflexão a partir da curva do tempo de trânsito

A presente Dissertação de Mestrado tem como objetivo o estudo do problema de inversão sísmica baseada em refletores planos para arranjo fonte-comum (FC) e ponto-médiocomum (PMC). O modelo direto é descrito por camadas homogêneas, isotrópicas com interfaces plano-horizontais. O problema é relacionado ao empilhamento NMO baseado na otimização da função semblance, para seções PMC corrigidas de sobretempo normal (NMO). O estudo foi baseado em dois princípios. O primeiro princípio adotado foi de combinar dois grupos de métodos de inversão: um Método Global e um Método Local. O segundo princípio adotado foi o de cascata, segundo a teoria Wichert-Herglotz-Bateman, que estabelece que para conhecer uma camada inferior tem-se que conhecer primeiro a camada superior (dissecação). A aplicação do estudo é voltada à simulação sísmica de Bacia Sedimentar do Solimões e de Bacia Marinha para se obter uma distribuição local 1D de velocidades e espessuras para a subsuperfície em horizontes alvo. Sendo assim, limitamos a inversão entre 4 e 11 refletores, uma vez que na prática a indústria limita uma interpretação realizada apenas em número equivalente de 3 a 4 refletores principais. Ressalta-se que este modelo é aplicável como condição inicial ao imageamento de seções sísmicas em regiões geologicamente complexas com variação horizontal suave de velocidades. Os dados sintéticos foram gerados a partir dos modelos relacionados a informações geológicas, o que corresponde a uma forte informação a priori no modelo de inversão. Para a construção dos modelos relacionados aos projetos da Rede Risco Exploratório (FINEP) e de formação de recursos humanos da ANP em andamento, analisamos os seguintes assuntos relevantes: (1) Geologia de bacias sedimentares terrestre dos Solimões e ma rinha (estratigráfica, estrutural, tectônica e petrolífera); (2) Física da resolução vertical e horizontal; e (3) Discretização temporal-espacial no cubo de multi-cobertura. O processo de inversão é dependente do efeito da discretização tempo-espacial do campo de ondas, dos parâmetros físicos do levantamento sísmico, e da posterior reamostragem no cubo de cobertura múltipla. O modelo direto empregado corresponde ao caso do operador do empilhamento NMO (1D), considerando uma topografia de observação plana. O critério básico tomado como referência para a inversão e o ajuste de curvas é a norma 2 (quadrática). A inversão usando o presente modelo simples é computacionalmente atrativa por ser rápida, e conveniente por permitir que vários outros recursos possam ser incluídos com interpretação física lógica; por exemplo, a Zona de Fresnel Projetada (ZFP), cálculo direto da divergência esférica, inversão Dix, inversão linear por reparametrização, informações a priori, regularização. A ZFP mostra ser um conceito út il para estabelecer a abertura da janela espacial da inversão na seção tempo-distância, e representa a influência dos dados na resolução horizontal. A estimativa da ZFP indica uma abertura mínima com base num modelo adotado, e atualizável. A divergência esférica é uma função suave, e tem base física para ser usada na definição da matriz ponderação dos dados em métodos de inversão tomográfica. A necessidade de robustez na inversão pode ser analisada em seções sísmicas (FC, PMC) submetida a filtragens (freqüências de cantos: 5;15;75;85; banda-passante trapezoidal), onde se pode identificar, comparar e interpretar as informações contidas. A partir das seções, concluímos que os dados são contaminados com pontos isolados, o que propõe métodos na classe dos considerados robustos, tendo-se como referência a norma 2 (quadrados- mínimos) de ajuste de curvas. Os algoritmos foram desenvolvidos na linguagem de programação FORTRAN 90/95, usando o programa MATLAB para apresentação de resultados, e o sistema CWP/SU para modelagem sísmica sintética, marcação de eventos e apresentação de resultados.

A meta-heurística de busca dispersa aplicada no planejamento da expansão de sistemas de transmissão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS