Design of neuro-fuzzy models by evolutionary and gradient-based algorithms

All systems found in nature exhibit, with different degrees, a nonlinear behavior. To emulate this behavior, classical systems identification techniques use, typically, linear models, for mathematical simplicity. Models inspired by biological principles (artificial neural networks) and linguistically motivated (fuzzy systems), due to their universal approximation property, are becoming alternatives to classical mathematical models. In systems identification, the design of this type of models is an iterative process, requiring, among other steps, the need to identify the model structure, as well as the estimation of the model parameters. This thesis addresses the applicability of gradient-basis algorithms for the parameter estimation phase, and the use of evolutionary algorithms for model structure selection, for the design of neuro-fuzzy systems, i.e., models that offer the transparency property found in fuzzy systems, but use, for their design, algorithms introduced in the context of neural networks. A new methodology, based on the minimization of the integral of the error, and exploiting the parameter separability property typically found in neuro-fuzzy systems, is proposed for parameter estimation. A recent evolutionary technique (bacterial algorithms), based on the natural phenomenon of microbial evolution, is combined with genetic programming, and the resulting algorithm, bacterial programming, advocated for structure determination. Different versions of this evolutionary technique are combined with gradient-based algorithms, solving problems found in fuzzy and neuro-fuzzy design, namely incorporation of a-priori knowledge, gradient algorithms initialization and model complexity reduction.

Route planning in wireless sensor networks for data gathering purposes

Dissertação de Mestrado, Engenharia Informática, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Automatic extraction of definitions

Tese de doutoramento, Informática (Engenharia Informática), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Open-domain web-based multiple document : question answering for list questions with support for temporal restrictors

Tese de doutoramento, Informática (Ciências da Computação), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Este luminoso e magnifico céu azul

Num texto de cariz jornalístico, escrito na plena maturidade da sua vida literária, em 1895, Eça de Queirós reflecte irónica e liricamente sobre a chamada ―influência‖ do clima sobre a mentalidade, a cultura e a economia dos povos europeus. É seu pretexto uma cómica palinódia dos seus sarcasmos juvenis acerca de um romântico desabafo poético-político de um ex-primeiro-ministro português, o qual enaltecia, como principal riqueza nacional, ―o luminoso e magnífico céu azul que nos cobre!‖. Já desde a década de 1870, no advento da sua vida de escritor, que, para Eça, é tema recorrente uma espécie de ―mitologia do sul‖, em que impera a tutela benfazeja e doce do céu meridional. Nesta crónica, no fim da sua vida, Eça de Queirós retoma e desenvolve, definitivamente, uma representação cultural e psicológica do clima meridional, pretexto para uma magnífica síntese contrastiva sobre o Norte e o Sul da Europa, uma enternecida apologia do sol, do calor e da luz dos climas ―ricos‖, saudosamente evocados durante um Inverno sombrio em Paris. É justamente a coerência exemplar deste motivo – associada, não obstante, à natural e estratégica evolução estético-ideológica do autor – que será objecto de reflexão deste texto: porque o signo climático e a oposição Norte/ Sul podem funcionar como noções heurísticas de uma obra e de um autor sobre os quais (como sobre Flaubert) já se disse muito, mas nunca se diz o suficiente.

Controladores linguísticos Fuzzy

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Despacho económico de unidades com funções de custo não convexas usando enxames

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Examination timetabling automation using hybrid meta-heuristics

Trabalho de projeto realizado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Decisões de investimento na atual conjuntura económica de Portugal

O processo de tomada de decisão faz parte do quotidiano de uma pessoa. Todos, sem exceção, entram neste sistema de tomada de decisão ao fazer, por exemplo, uma simples questão como “visto a camisa branca ou a camisa azul?”. Processo esse que visa decidir o que fazer, como fazer, quando o fazer e, nalgumas situações, quem o fazer por forma a produzir mais vantagens que desvantagens. Este processo implica uma série de heurísticas, as quais serão analisadas posteriormente. Nesta dissertação, irá encontrar-se respostas a perguntas do tipo: Porque é que a forma como o problema é apresentado condiciona a tomada de decisão? Como se comporta a população portuguesa perante a decisão de investimento? Que tipo de variáveis condicionam o investimento? Existem uma série de heurísticas que definem o comportamento dos indivíduos perante a tomada de decisão, com base nestas heurísticas e na análise de resultados do questionário feito à maior parte da população possível, o presente trabalho visa acrescentar conhecimento ao estudo das decisões de investimento em situações de incerteza, mais concretamente, por parte da população portuguesa. A presente dissertação (escrita de acordo com o novo acordo ortográfico) tem como principal objetivo analisar os fatores que a população portuguesa tem em consideração quando se encontra perante três formas distintas de investimento: investimento no mercado acionista (através de ações do PSI20), investimento em depósitos (através de depósitos a prazo) e investimento títulos do Estado (através do certificado do tesouro).

Estudio de la robustez del análisis discriminante multivariado : propuesta de un ajuste bootstrap para la significación estadística de los coeficientes de la técnica.

1. Realizar un estudio exhaustivo del Análisis Discriminante para evaluar su robustez con el fin de hacer las pertinentes recomendaciones al psicólogo aplicado; 2. Determinar criterios estadísticos que ayuden a las interpretaciones heurísticas de los coeficientes más relevantes, para la evaluación de las contribuciones de las variables a las funciones discriminantes. Primera investigación: Se trabajó con un diseño factorial 4x2x3x2x2 lo que supone 96 condiciones experimentales. Las cinco variables eran: a. Normalidad de las variables, b. Varianza de los grupos, c. Número de variables, d. Número de grupos, 5. Número de sujetos en cada grupo. Variable Dependiente: Para cada una de las 200 replicaciones Monte Carlo se obtuvieron las lambdas de Wilks, las V de Bartlett y su probabilidad asociada, como índice de la significación de criterio discriminante. Segunda investigación: Para esta investigación se replicó el diseño de la primera investigación, es decir, las 96 condiciones experimentales con todos los factores, otorgando ahora el perfil de diferencias grupales siguiente para las condiciones con tres grupos y para las condiciones con seis grupos. Se mantuvieron constantes las correlaciones entre las variables e iguales a las de la primera investigación, 0,70. El valor de los parámetros fue obtenido mediante el programa DISCRIMINANT del SPSS/PC+. Hardware: El trabajo de simulación se llevó a cabo con ocho ordenadores personales clónicos PC:PENTIUM/100 Mhz., con 16 MB de RAM. Software: Los procedimientos necesarios para la investigación fueron realizados en el lenguaje de programación GAUSS 386i, versión 3.1 (Aptech Systems, 1994). 1. Los métodos de simulación y concretamente, el método de muestreo bootstrap, son de gran utilidad para los estudios de robustez de las técnicas estadísticas, así como en los de inferencia estadística: cálculo de intervalos de confianza; 2. El Análisis Discriminante es una técnica robusta, siempre y cuando se cumpla la condición de homogeneidad de las varianzas; 3. El Análisis Discriminante no es robusto ante problemas de heterogeneidad en las siguientes condiciones: Con seis o menos variables,cuando los tamaños grupales son diferentes. Para tamaños iguales, si además se presenta una alteración conjunta de asimetría y apuntamiento; 4. Cuando la violación del supuesto de homogeneidad viene provocada porque la varianza mayor la presenta el grupo con menos sujetos la técnica se vuelve demasiado liberal, es decir, se produce un alto grado de error tipo I; 5. Los coeficientes de estructura son más estables e insesgados que los típicos; 6. Es posible determinar los intervalos confidenciales de los coeficientes de estructura mediante el procedimiento sugerido por Dalgleish (1994). 1. El Análisis Discriminante se puede utilizar siempre que se cumpla la condición de Homogeneidad de varianzas. Es por tanto, absolutamente necesario comprobar antes de realizar un Análisis Discriminante este principio, lo cual se puede llevar a cabo a través de cualquiera de los estadísticos pertinentes y, en especial, la prueba de Box; 2. Ante la heterogeneidad de varianzas si el número de variables independientes es seis o inferior, deberá tenerse en cuenta que el número de sujetos debe ser igual en todos los grupos y que las variables no presenten alteraciones conjuntas de asimetría y apuntamiento,por lo que, como paso previo deberá comprobarse la distribución de las variables y detectar si se presenta esta alteración. En cualquier otra condición, y ante la presencia de heterogeneidad de varianzas no se puede utilizar la técnica. Cuando el número de variables predictoras sea nueve o más, podrá utilizarse la técnica siempre, a excepción de diferentes tamaños grupales y no normalidad de las variables. El investigador aplicado deberá conocer la posibilidad que proponemos de apoyatura estadística para la toma de decisiones.

La historia de la educación primaria como disciplina : una propuesta para su desarrollo curricular.

Se parte de la necesidad de un nuevo enfoque para el desarrollo curricular de la materia 'Historia de la Educación Primaria' dentro del plan de estudios de los maestros de enseñanza primaria. Se ponen de manifiesto las restricciones académicas que esta disciplina ha sufrido para plantear a continuación una nueva historia de la educación vinculada a la historiografía y que como tal reclama: la recuperación de lo biográfico-idiográfico, la fenomenología expresada en los acontecimientos, la revalorización de lo etnográfico y antropológico-cultural, la revisión del papel del historiador como científico social y la reafirmación de la historia como género literario. Desde los condicionamientos y presupuestos analizados se plantean unos nuevos criterios para el desarrollo de la disciplina, tratando de fundamentar una enseñanza más funcional y crítica, respondiendo a estrategias dirigidas a inducir en los alumnos aprendizajes significativos a través de prácticas heurísticas y docentes de tipo constructivista que implican a los maestros en formación, junto a sus profesores en el diseño y desarrollo de su propio curriculum. La propuesta 'Memoria de la escuela' que se presenta a modo de ejemplo, se estructura en torno al análisis interactivo de la experiencia educativa intergeneracional, las imágenes sociales de la escuela y los discursos teóricos; se trata de construir desde un tratamiento metodológico riguroso la historia de la escuela desde la memoria.

El problema de la cueva : elementos para un análisis didáctico de los problemas de probabilidad.

Resumen tomado de la revista

Producción de un CD-ROM para la enseñanza-aprendizaje de las estrategias de resolución de problemas, utilizando como recurso de apoyo hipermedia y dirigido a la formación inicial y permanente de estudiantes y profesores.

Elaboración de un CD-ROM basado en sistemas hipermedia para conseguir que mejorara el aprendizaje de los alumnos en matemáticas. Esto se ha logrado mediante la implementación en el CD de estrategias heurísticas con el apoyo de los procesos basados en los bases de resolución de problemas: comprensión, búsqueda de una estrategia de resolución, resolución del problema y comprobación. El proyecto se desarrolló en la Facultad de Educación de la Universidad de Salamanca con la participación de profesores de distintos niveles educativos pertenecientes al Grupo Canalejas de dicha universidad. La implementación del CD-ROM se efectuó en el laboratorio de diseños multimedia de la Universidad. El sistema de trabajo utilizado se ha basado en la siguiente metodología: elaboración de un preguión, elaboración del guión, producción del primer prototipo de CD-ROM, depuración y evaluación, elaboración del CD-ROM. En su elaboración se ha utilizado una infraestructura del laboratorio de diseños multimedia y el programa multimedia director. El trabajo fue presentado y publicado en las actas de la IX jornadas para el aprendizaje y enseñanza de las matemáticas, Lugo, 1999.

Aprendizaje de conocimiento de control para planificación de tareas.

La investigación se centra en dos disciplinas de la Inteligencia Artificial: la planificación de tareas y el aprendizaje automático. La planificación en Inteligencia Artificial se lleva a cabo con el desarrollo de sistemas de computación capaces de resolver problemas. Estos problemas deben tener solución a través un plan, integrado por un conjunto de acciones que permitan pasar de una situación inicial a otra nueva, en que se alcancen un conjunto de metas.. Normalmente, existen varias acciones que se pueden aplicar en cada situación o estado, unas hacen posible alcanzar un estado final en que se alcanzan las metas del problema y otras no. La planificación conlleva resolver un complejo problema computacional. Se considera un problema por tamaño del espacio de búsqueda que debe explorarse. Habitualmente se define algún tipo de conocimiento o heurística que permite realizar el plan eficientemente. Por otro lado, se dice de un programa de ordenador que aprende a partir de la experiencia E, con respecto a alguna clase de tarea T y una medida de rendimiento P, si su rendimiento en las tareas T, medido mediante P, mejora con la experiencia.. Este trabajo persigue el desarrollo de sistemas de aprendizaje automático para extraer el conocimiento de control, o heurísticas, adecuado, con el objetivo de incrementar la eficiencia del ordenador. También se intenta diseñar un análisis una metodología de aprendizaje adaptable a distintos paradigmas de planificación capaz de obtener heurísticas. Como trabajos futuros se propone desarrollar la especificación de un lenguaje común de representación del conocimiento de control.

Principios y métodos de la resolución de problemas en el aprendizaje de las matemáticas.

Se revisa el eje teórico y la presentación de las bases que permitan identificar el potencial de esta propuesta en la práctica de la enseñanza. Se considera la resolución de problemas como una forma de pensar donde el estudiante tiene que desarrollar continuamente diversas habilidades y utilizar diferentes estrategias en su aprendizaje de las matemáticas. Se realiza un planteamiento sobre el aprendizaje de las matemáticas como una disciplina en la que el estudiante tiene la posibilidad de participar activamente en la construcción de su propio aprendizaje. Se incluye un amplio rango de problemas desde un nivel elemental hasta el nivel superior; estas actividades muestran en muchos casos el potencial y la importancia de la reflexión en aspectos relacionados con el uso de diagramas o representaciones, estrategias heurísticas, y la necesidad de discutir diversos métodos de resolución; además se señala que la importancia de que el estudiante reformule o diseñe sus propios problemas.