A fuzzy max-flow min-cut theorem

Interval-valued versions of the max-flow min-cut theorem and Karp-Edmonds algorithm are developed and provide robustness estimates for flows in networks in an imprecise or uncertain environment. These results are extended to networks with fuzzy capacities and flows. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Supervisory control of wastewater treatment plants by combining principal component analysis and fuzzy c-means clustering

In this paper a methodology for integrated multivariate monitoring and control of biological wastewater treatment plants during extreme events is presented. To monitor the process, on-line dynamic principal component analysis (PCA) is performed on the process data to extract the principal components that represent the underlying mechanisms of the process. Fuzzy c-means (FCM) clustering is used to classify the operational state. Performing clustering on scores from PCA solves computational problems as well as increases robustness due to noise attenuation. The class-membership information from FCM is used to derive adequate control set points for the local control loops. The methodology is illustrated by a simulation study of a biological wastewater treatment plant, on which disturbances of various types are imposed. The results show that the methodology can be used to determine and co-ordinate control actions in order to shift the control objective and improve the effluent quality.

ATM, a central controller of cellular responses to DNA damage

Mutations in the ATM gene lead to the genetic disorder ataxia-telangiectasia. ATM encodes a protein kinase that is mainly distributed in the nucleus of proliferating cells. Recent studies reveal that ATM regulates multiple cell cycle checkpoints by phosphorylating different targets at different stages of the cell cycle. ATM also functions in the regulation of DNA repair and apoptosis, suggesting that it is a central regulator of responses to DNA double-strand breaks.

Brief note on the variation of constants formula for fuzzy differential equations

This note gives a theory of state transition matrices for linear systems of fuzzy differential equations. This is used to give a fuzzy version of the classical variation of constants formula. A simple example of a time-independent control system is used to illustrate the methods. While similar problems to the crisp case arise for time-dependent systems, in time-independent cases the calculations are elementary solutions of eigenvalue-eigenvector problems. In particular, for nonnegative or nonpositive matrices, the problems at each level set, can easily be solved in MATLAB to give the level sets of the fuzzy solution. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Theory and applications of fuzzy Volterra integral equations

Formulations of fuzzy integral equations in terms of the Aumann integral do not reflect the behavior of corresponding crisp models. Consequently, they are ill-adapted to describe physical phenomena, even when vagueness and uncertainty are present. A similar situation for fuzzy ODEs has been obviated by interpretation in terms of families of differential inclusions. The paper extends this formalism to fuzzy integral equations and shows that the resulting solution sets and attainability sets are fuzzy and far better descriptions of uncertain models involving integral equations. The investigation is restricted to Volterra type equations with mildly restrictive conditions, but the methods are capable of extensive generalization to other types and more general assumptions. The results are illustrated by integral equations relating to control models with fuzzy uncertainties.

A framework for extreme-event control in wastewater treatment

In this paper an approach to extreme event control in wastewater treatment plant operation by use of automatic supervisory control is discussed. The framework presented is based on the fact that different operational conditions manifest themselves as clusters in a multivariate measurement space. These clusters are identified and linked to specific and corresponding events by use of principal component analysis and fuzzy c-means clustering. A reduced system model is assigned to each type of extreme event and used to calculate appropriate local controller set points. In earlier work we have shown that this approach is applicable to wastewater treatment control using look-up tables to determine current set points. In this work we focus on the automatic determination of appropriate set points by use of steady state and dynamic predictions. The performance of a relatively simple steady-state supervisory controller is compared with that of a model predictive supervisory controller. Also, a look-up table approach is included in the comparison, as it provides a simple and robust alternative to the steady-state and model predictive controllers, The methodology is illustrated in a simulation study.

A refinement calculus for logic programs

Existing refinement calculi provide frameworks for the stepwise development of imperative programs from specifications. This paper presents a refinement calculus for deriving logic programs. The calculus contains a wide-spectrum logic programming language, including executable constructs such as sequential conjunction, disjunction, and existential quantification, as well as specification constructs such as general predicates, assumptions and universal quantification. A declarative semantics is defined for this wide-spectrum language based on executions. Executions are partial functions from states to states, where a state is represented as a set of bindings. The semantics is used to define the meaning of programs and specifications, including parameters and recursion. To complete the calculus, a notion of correctness-preserving refinement over programs in the wide-spectrum language is defined and refinement laws for developing programs are introduced. The refinement calculus is illustrated using example derivations and prototype tool support is discussed.

Nondeterministic gates for photonic single-rail quantum logic

We discuss techniques for producing, manipulating, and measuring qubits encoded optically as vacuum- and single-photon states. We show that a universal set of nondeterministic gates can be constructed using linear optics and photon counting. We investigate the efficacy of a test gate given realistic detector efficiencies.

Um Modelo Fuzzy Comportamental para análise de sobre-reação e sub-reação no mercado de ações brasileiro

Neste artigo, são apresentados testes empíricos para a investigação de ocorrência de fenômenos de sobre-reação e sub-reação no mercado de ações brasileiro. Para esses testes, é proposto um modelo baseado na teoria de conjuntos Fuzzy, que possui forte relação com as heurísticas de representatividade e ancoramento, estabelecidas na teoria de finanças comportamentais. O modelo proposto é empregado para a formação de carteiras e utiliza indicadores financeiros de companhias abertas. Para as análises são utilizados dois conjuntos de ações, um do setor de petróleo e petroquímica e outro do setor têxtil, com indicadores financeiros relativos ao período de 1994 a 2005.

UM MODELO FUZZY-DEA-GAME PARA ESTRATÉGIAS DE PRODUÇÃO SOB INCERTEZA

Este trabalho desenvolve um novo modelo Fuzzy-DEA-Game (FDG) para apoiar o estabelecimento de estratégias de produção. Esse modelo combina a Análise Envoltória de Dados (DEA) com conceitos da Teoria dos Conjuntos Fuzzy e do Jogo da Barganha de Nash. O modelo permite uma avaliação da eficiência produtiva e econômica dos produtos, o que pode resultar num portfólio de produtos mais rentáveis e de interesse do mercado consumidor. O modelo foi aplicado em uma empresa do segmento de energia. Os resultados obtidos com a aplicação do modelo FDG mostraram-se aderentes à realidade da empresa estudada e forneceram metas para a redução dos níveis de recursos (entradas) necessários para a fabricação dos produtos e para aumento dos níveis de resultados (saídas) oriundos da comercialização desses produtos. Como resultado adicional importante, o modelo FDG permitiu a identificação dos produtos do portfólio que são mais sensíveis à ocorrência de incerteza.

Network air gap controller

As ameaças à segurança da informação, (INFOSEC) atentam contra a perda da respectiva confidencialidade, integridade e disponibilidade, pelo que as organizações são impelidas a implementar políticas de segurança, quer ao nível físico quer ao nível lógico, utilizando mecanismos específicos de defesa. O projecto Network Air Gap Controller (NAGC) foi concebido no sentido de contribuir para as questões da segurança, designadamente daquelas que se relacionam directamente com a transferência de informação entre redes de classificação de segurança diferenciadas ou de sensibilidades distintas, sem requisitos de comunicação em tempo real, e que mereçam um maior empenho nas condições de robustez, de disponibilidade e de controlo. Os organismos que, em razão das atribuições e competências cometidas, necessitam de fazer fluir informação entre este tipo de redes, são por vezes obrigados a realizar a transferência de dados com recurso a um processo manual, efectuado pelo homem e não pela máquina, que envolve dispositivos amovivéis, como sejam o CD, DVD, PEN, discos externos ou switches manuais. Neste processo, vulgarmente designado por Network Air Gap (NAG), o responsável pela transferência de dados deverá assumir de forma infalível, como atribuições intrínsecas e inalienáveis da função exercida, as garantias do cumprimento de um vasto conjunto de normas regulamentares. As regras estabelecidas desdobram-se em ferramentas e procedimentos que se destinam, por exemplo, à guarda em arquivo de todas as transferências efectuadas; à utilização de ferramentas de segurança (ex: antivírus) antes da colocação da informação na rede de classificação mais elevada; ao não consentimento de transferência de determinados tipos de ficheiro (ex: executáveis) e à garantia de que, em consonância com a autonomia que normalmente é delegada no elemento responsável pela operação das comunicações, apenas se efectuam transferências de informação no sentido da rede de classificação inferior para a rede de classificação mais elevada. Face ao valor da informação e do impacto na imagem deste tipo de organizações, o operador de comunicações que não cumpra escrupulosamente o determinado é inexoravelmente afastado dessas funções, sendo que o processo de apuramento de responsabilidades nem sempre poderá determinar de forma inequívoca se as razões apontam para um acto deliberado ou para factores não intencionais, como a inépcia, o descuido ou a fadiga. Na realidade, as actividades periódicas e rotineiras, tornam o homem propenso à falha e poderão ser incontornavelmente asseguradas, sem qualquer tipo de constrangimentos ou diminuição de garantias, por soluções tecnológicas, desde que devidamente parametrizadas, adaptadas, testadas e amadurecidas, libertando os recursos humanos para tarefas de manutenção, gestão, controlo e inspecção. Acresce que, para este tipo de organizações, onde se multiplicam o número de redes de entrada de informação, com diferentes classificações e actores distintos, e com destinatários específicos, a utilização deste tipo de mecanismos assume uma importância capital. Devido a este factor multiplicativo, impõe-se que o NAGC represente uma opção válida em termos de oferta tecnológica, designadamente para uma gama de produtos de baixíssimo custo e que possa desenvolver-se por camadas de contributo complementar, em função das reais necessidades de cada cenário.

Automação e controlo de um sistema de armazenamento de bicicletas

A crescente procura da bicicleta como meio de transporte alternativo torna relevante a criação e desenvolvimento de infra-estruturas de apoio, tais como ciclovias e parques para bicicletas. Os sistemas tradicionais de parqueamento de bicicletas com recurso a correntes e cadeados não fornecem segurança nem comodidade. No entanto, começam a surgir, em várias cidades do mundo, parque automáticos onde é possível guardar uma bicicleta em segurança, protegendo-a quer das intempéries quer de actos de vandalismo. Este trabalho apresenta uma proposta para um parque automático de armazenamento de bicicletas, com recurso a caixas individualizadas que garantem a sua segurança, e também de outros bens que podem ser guardados junto da mesma, como por exemplo um capacete ou uma mochila. O sistema proposto no âmbito deste trabalho é um complemento às alternativas existentes. As vantagens apresentadas pelo sistema proposto são: a sua construção modular e personalizada; e a possibilidade de instalação num terreno plano, sem recurso a obras de construção civil. O objectivo foi criar um projecto de automação e controlo de um protótipo, com base na proposta apresentada. O projecto de automação e controlo engloba a escolha dos sensores e dos actuadores. Para o dimensionamento dos motores foi necessário recorrer a um cálculo simplificado da estrutura do robô manipulador. Foi feita a escolha dos sensores, actuadores e do controlador com base nos requisitos funcionais. A programação foi desenvolvida numa linguagem normalizada. O modelo desenvolvido poderá servir de base para um projecto multidisciplinar entre vários departamentos do Instituto e dessa cooperação poderá surgir um novo projecto optimizado para produção e de menor custo.