Time-domain optimization of amplifiers based on distributed genetic algorithms

Thesis presented in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in the subject of Electrical and Computer Engineering

Avaliação da Qualidade do Ar Interior de Ginásios

A prática de exercício físico é considerado condição essencial para a manutenção de uma boa saúde. A faixa etária de frequentadores de ginásios inclui utentes desde os 8 aos 80 anos, incluindo assim os grupos mais sensíveis à poluição do ar interior. Embora exista legislação específica para ginásios, nomeadamente para as condições de implementação, a mesma é reduzida e não contempla a qualidade do ar interior (QAI). O objetivo geral deste estudo consistiu na avaliação da QAI de quatro ginásios existentes na área metropolitana do Porto. O período de amostragem realizou-se entre 2 de Maio e 20 de Junho 2014 e, após a caracterização dos ginásios, foram monitorizados os seguintes parâmetros: partículas ultrafinas (< 100 nm), matéria particulada suspensa no ar de frações PM1, PM2,5, PM4 e PM10, dióxido de carbono, monóxido de carbono, ozono, compostos orgânicos voláteis, formaldeído, temperatura ambiente e humidade relativa durante 24 h/dia em salas com diferentes actividades (sala de musculação e cardiofitness e sala de aulas de grupo). Os resultados da avaliação dos parâmetros físicos e químicos foram comparados com os limiares de proteção e margem de tolerância do Decreto-Lei nº 118/2013 de 20 de Agosto, a Portaria nº 353-A/2013 de 4 de Dezembro e o Diploma que regula a construção, instalação e funcionamento dos ginásios. Os poluentes com maiores níveis de excedência são o dióxido de carbono, compostos orgânicos voláteis e as partículas PM2,5. As excedências devem-se essencialmente à sobrelotação das salas, excesso de atividade física e ventilação insuficiente. A localização da instalação dos ginásios é também um fator de extrema importância, sendo recomendado que este se situe em local pouco influenciado pelo tráfego automóvel, assim como, afastado de locais de possível interferência devido às atividades presentes, como é o caso da restauração existente em centros comerciais.

Análise dinâmica de composições musicais

A composição musical é um tema de muito interesse para a computação evolucionária dentro da área da inteligência artificial. É uma área que tem sofrido vários desenvolvimentos ao longo dos últimos anos pois o interesse em que hajam computadores que façam obras musicais é deveras aliciante. Este trabalho tem por objectivo realizar mais um passo nesse sentido. Assim, foi desenvolvida uma aplicação informática que realiza composições musicais de dois géneros distintos: Músicas Infantis e Músicas Blues. A aplicação foi implementada com recurso aos Algoritmos Genéticos, que são os algoritmos evolucionários mais populares da área da computação evolucionária. O trabalho foi estruturado em duas fases de desenvolvimento. Na primeira fase, realizou-se um levantamento estatístico sobre as características específicas de cada um dos géneros musicais. Analisaram-se quinze músicas de cada género musical, com o intuito de se chegar a uma proporção do uso que cada nota tem em cada um dos casos. Na segunda fase, desenvolveu-se o software que compõe as músicas com implementação de um algoritmo genético. Além disso, foi também desenvolvida uma interface gráfica que permite ao utilizador a escolha do género musical que pretende compor. O algoritmo genético começa por gerar uma população inicial de potenciais soluções de acordo com a escolha do utilizador, realizando, de seguida, o ciclo que caracteriza o algoritmo genético. A população inicial é constituída por soluções que seguem as regras que foram implementadas de acordo com os dados recolhidos ao longo da primeira fase. Foi também implementada uma interface de avaliação, através da qual, o utilizador pode ouvir cada uma das músicas para posterior avaliação em termos de fitness. O estado de evolução do algoritmo é apresentado, numa segunda interface, a qual facilita a clareza e justiça na avaliação ao longo de todo o processo. Esta última apresenta informação sobre a média das fitness da geração anterior e actual, sendo assim possível ter uma noção da evolução do algoritmo, no sentido de se obterem resultados satisfatórios no que diz respeito às composições musicais.

Vitamin D Intake and Cardiometabolic: Risk Factors in Adolescents

Background: A growing body of research suggests that vitamin D might play an important role in overall health. No data exist on vitamin D intake for the Azorean adolescent population. The purpose of this study was to assess vitamin D intake and investigate a possible association between vitamin D intake and cardiometabolic risk factors in Azorean adolescents. Methods: A cross-sectional school-based study was conducted on 496 adolescents (288 girls) aged 15–18 years from the Azorean Islands, Portugal. Anthropometric measurements (waist circumference and height), blood pressure (systolic), and plasma biomarkers [fasting glucose, insulin, total cholesterol (TC), high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C), and triglycerides (TGs)] were measured to assess metabolic risk. Homeostasis model assessment (HOMA), TC-to-HDL-C ratio, and waist-to-height ratio were calculated. For each of these variables, a Z-score was computed by age and sex. A metabolic risk score was constructed by summing the Zscores of all individual risk factors. High risk was considered when the individual had ‡ 1 standard deviation(SD) of this score. Vitamin D intake was assessed with a semiquantitative food frequency questionnaire. Participants were classified into quartiles of vitamin D intake. Logistic regression was used to determine odds ratios for high cardiometabolic risk scores after adjusting for total energy intake, pubertal stage, fat mass percentage, and cardiorespiratory fitness. Results: Mean (SD) vitamin D intake was 5.8 (6.5) mg/day, and 9.1% of Azorean adolescents achieved the estimated average requirement of vitamin D (10 mg/day or 400 IU). Logistic regression showed that the odds ratio for a high cardiometabolic risk score was 3.35 [95% confidence interval (CI) 1.28–8.75] for adolescents in the lowest vitamin D intake quartile in comparison with those in the highest vitamin D intake quartile, even after adjustment for confounders. Conclusion: A lower level of vitamin D intake was associated with worse metabolic profile among Azorean adolescents.

Intake of milk, but not total dairy, yogurt, or cheese, is negatively associated with the clustering of cardiometabolic risk factors in adolescents

Epidemiologic studies have reported an inverse association between dairy product consumption and cardiometabolic risk factors in adults, but this relation is relatively unexplored in adolescents. We hypothesized that a higher dairy product intake is associated with lower cardiometabolic risk factor clustering in adolescents. To test this hypothesis, a cross-sectional study was conducted with 494 adolescents aged 15 to 18 years from the Azorean Archipelago, Portugal. We measured fasting glucose, insulin, total cholesterol, high-density lipoprotein cholesterol, triglycerides, systolic blood pressure, body fat, and cardiorespiratory fitness. We also calculated homeostatic model assessment and total cholesterol/high-density lipoprotein cholesterol ratio. For each one of these variables, a z score was computed using age and sex. A cardiometabolic risk score (CMRS) was constructed by summing up the z scores of all individual risk factors. High risk was considered to exist when an individual had at least 1 SD from this score. Diet was evaluated using a food frequency questionnaire, and the intake of total dairy (included milk, yogurt, and cheese), milk, yogurt, and cheese was categorized as low (equal to or below the median of the total sample) or “appropriate” (above the median of the total sample).The association between dairy product intake and CMRS was evaluated using separate logistic regression, and the results were adjusted for confounders. Adolescents with high milk intake had lower CMRS, compared with those with low intake (10.6% vs 18.1%, P = .018). Adolescents with appropriate milk intake were less likely to have high CMRS than those with low milk intake (odds ratio, 0.531; 95% confidence interval, 0.302-0.931). No association was found between CMRS and total dairy, yogurt, and cheese intake. Only milk intake seems to be inversely related to CMRS in adolescents.

Positive Epistasis Drives the Acquisition of Multidrug Resistance

The evolution of multiple antibiotic resistance is an increasing global problem. Resistance mutations are known to impair fitness, and the evolution of resistance to multiple drugs depends both on their costs individually and on how they interact-epistasis. Information on the level of epistasis between antibiotic resistance mutations is of key importance to understanding epistasis amongst deleterious alleles, a key theoretical question, and to improving public health measures. Here we show that in an antibiotic-free environment the cost of multiple resistance is smaller than expected, a signature of pervasive positive epistasis among alleles that confer resistance to antibiotics. Competition assays reveal that the cost of resistance to a given antibiotic is dependent on the presence of resistance alleles for other antibiotics. Surprisingly we find that a significant fraction of resistant mutations can be beneficial in certain resistant genetic backgrounds, that some double resistances entail no measurable cost, and that some allelic combinations are hotspots for rapid compensation. These results provide additional insight as to why multi-resistant bacteria are so prevalent and reveal an extra layer of complexity on epistatic patterns previously unrecognized, since it is hidden in genome-wide studies of genetic interactions using gene knockouts.

An agent-based evolutionary approach for manufacturing system layout design

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Análise de Integridade Estrutural de uma Flare Industrial

Para garantir que um equipamento opere com segurança e fiabilidade durante o seu ciclo de vida, desde a sua instalação ao desmantelamento, devem ser realizadas inspeções e/ou monitorizações que, dependendo dos dados recolhidos, podem implicar avaliações Fitness- For-Service (FFS) que definirão a necessidade de reparação ou alteração do equipamento ou das condições processuais. A combinação de inspeção ou monitorização com os melhores procedimentos e técnicas de avaliação atuais fazem sobressair insuficiências dos procedimentos mais antigos. Usando métodos mais avançados de avaliação, validados e suportados através de uma vasta experiência de campo, pode-se agora avaliar defeitos nos ativos (equipamentos) e determinar a adequação ao serviço com uma análise FFS. As análises FFS tornaram-se cada vez mais aceites em toda a indústria ao longo dos últimos anos. A norma API 579 - 1/ASME FFS-1: 2007 fornece diretrizes para avaliar os tipos de danos que afetam os equipamentos processuais e a norma API RP 571: 2011 descreve os mecanismos de degradação que afetam os equipamentos nas petroquímicas e refinarias, que incluem os danos por corrosão, desalinhamentos, deformações plásticas, laminações, fissuras, entre outros. Este trabalho consiste na análise de Integridade Estrutural de uma Flare Industrial que surgiu da necessidade real de análise do equipamento no âmbito da atividade profissional do candidato. O estudo realizado a nível profissional é de grande abrangência, incluindo a inspeção do equipamento, identificação da falha ou dano, recolha e registo de dados, definição de estratégia de atuação e seleção de técnicas de avaliação da condição para posterior alteração, reparação ou desmantelamento. Na presente dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica, Ramo Construções Mecânicas, pretende-se efetuar o estudo aprofundado de uma das etapas de projeto, nomeadamente estudar a causa, avaliar a falha e implicações estruturais ou processuais devido à degradação interior do riser de uma flare, com base numa análise FFS, assumindo a operabilidade em segurança e garantindo resolutas condições de funcionamento. A presente análise FFS tem como finalidade validar ou não a integridade atual (avaliação técnica quantitativa) de modo a conhecer se o item em questão é seguro e confiável para continuar a operar em condições específicas durante um período de tempo determinado, tendo em consideração as condições verificadas no ato de inspeção e especificações de projeto, segundo os itens de verificação de segurança estabelecidos na norma EN 1990:2002/A1:2005/AC:2010 e com base na norma API 579-1/ASME FFS-1: 2007. No âmbito do presente trabalho foram realizadas as seguintes tarefas: - Identificar e analisar os mecanismos de degradação com base na norma API RP 571: 2011, face às condições processuais e geométricas que o equipamento em análise está sujeito de modo a perceber a evolução da degradação estrutural e quais as implicações na sua longevidade. - Avaliar e propor soluções de reparação e ou alterações processuais e ou geométricas do equipamento em análise de modo a permitir a continuidade em funcionamento sem afetar as condições de segurança e por conseguinte minimizar ou evitar o elevado custo económico associado a um novo equipamento e tempo de paragem processual. - Assumir limites estruturais face às condições processuais e ações externas ou adjacentes. - Garantir a segurança e qualidade da vida humana ou meio que o rodeia, do equipamento, das instalações, das infraestruturas envolventes e evitar o colapso económico, quer por motivos processuais, quer indeminizações ou agravamento do prémio do seguro. Verificou-se que os resultados serão a base para as alterações inerentes, tais como reforço estrutural, alteração da geometria do defletor, ajuste no tensionamento dos cabos e controlo da espessura mínima, de modo a alargar o período de vida útil da flare com segurança.

Planeamento estratégico para abertura e implementação de um ginásio desportivo

Projeto apresentado ao Instituto Superior de Contabilidade e Administração do Porto para a obtenção do Grau de Mestre em Gestão das Organizações, Ramo de Gestão de Empresas. Orientada pelo Professor Doutor Eduardo Manuel Lopes de Sá e Silva Coorientada pelo Mestre Adalmiro Álvaro Malheiro de Castro Andrade Pereira

Factores individuais que condicionam a Saúde : um estudo caso-controlo

RESUMO - O presente projecto enquadra-se no paradigma salutogénico e visa apurar alguns dos factores que determinam que algumas pessoas se apresentem mais saudáveis que a população em geral. Foi seleccionado um estudo, quantitativo, analítico tipo caso-controlo (1 caso para 3 controlos), em que os casos são constituídos por indivíduos integrando a Função Pública que se encontram acima do percentil 95 de assiduidade ao trabalho nos últimos dois anos e com uma auto-percepção de Saúde classificada como muito boa, os controlos são indivíduos que não obedecem à definição de caso. Os indivíduos serão emparelhados por idade, género, estado civil, carreira, categoria profissional e unidade funcional que integram. A assiduidade será calculada com recurso aos certificados de incapacidade temporária entregues nos respectivos serviços. Os factores a estudar são os mais citados na literatura como factores salutogénicos ou factores de protecção, são eles: - Sentido de Coerência de Antonowsky - Locus de controlo - Auto conceito -Auto Eficácia - Aptidão física nas três vertentes clássicas: Capacidade aeróbia, Composição corporal, Aptidão muscular. Todos estes factores serão estudados com recurso a questionários auto preenchidos devidamente testados e validados para o português de Portugal sendo a aptidão física apurada com recurso á bateria de testes "Fitness Gram" adoptada para Portugal pelo Instituto do Desporto de Portugal e pelo Ministério da Educação. Os resultados serão apurados com recurso ao software de análise epidemiológica EPIDAT. 3.1. ---------------- ABSTRACT - The present project follows the salutogénic paradigm and intends to identify some of the factors that determine why some people are healthier than the general population. It was selected a quantitative, analytic, case-control study type (1 case to 3 controls), in which the cases are constituted by individuals who are integrated in Public Services and find themselves above 95 percentile of assiduity in work in the last two years, and with a self-perception of Health classified as very good, the controls are individuals who don’t obey to the case definition. The individuals will be matched by age, gender, civil state, career, professional category and Functional Unity in the Health services. The assiduity will be calculated with the help of temporary incapacity certificates delivered in the respective services. The currently studying factors are the most cited in literature, like salutogenic factors or protection factors, are those: - Antonowsky’s Sense of Coherence - Locus Control - Self-concept - Self-Efficacy - The three classic strands of Physical Fitness: Aerobic Capacity, Corporal Composition, Muscular Fitness. All these factors will be studied with the resource of properly tested and validated self-filled questionnaires for Portugal Portuguese (language), with the Physical Fitness being determined with the resource of “Fitness Gram” test battery, adopted for Portugal by the Portuguese Sports Institute and the Education Ministry. The results will be determined with the resource of the epidemiologic analysis software EPIDAT. 3.1.

Automated Synthesis Procedure of RF Discrete Tuning Differential Capacitance Circuits

The paper presents a RFDSCA automated synthesis procedure. This algorithm determines several RFDSCA circuits from the top-level system specifications all with the same maximum performance. The genetic synthesis tool optimizes a fitness function proportional to the RFDSCA quality factor and uses the epsiv-concept and maximin sorting scheme to achieve a set of solutions well distributed along a non-dominated front. To confirm the results of the algorithm, three RFDSCAs were simulated in SpectreRF and one of them was implemented and tested. The design used a 0.25 mum BiCMOS process. All the results (synthesized, simulated and measured) are very close, which indicate that the genetic synthesis method is a very useful tool to design optimum performance RFDSCAs.

A Fractional Calculus Perspective in the Evolutionary Design of Combinational Circuits

This paper analyses the performance of a genetic algorithm (GA) in the synthesis of digital circuits using two novel approaches. The first concept consists in improving the static fitness function by including a discontinuity evaluation. The measure of variability in the error of the Boolean table has similarities with the function continuity issue in classical calculus. The second concept extends the static fitness by introducing a fractional-order dynamical evaluation.

New Concepts Towards the Synthesis of Digital Circuits Through Genetic Algorithms

This paper analyses the performance of a Genetic Algorithm using two new concepts, namely a static fitness function including a discontinuity measure and a fractional-order dynamic fitness function, for the synthesis of combinational logic circuits. In both cases, experiments reveal superior results in terms of speed and convergence to achieve a solution.

Massa corporal e aptidão física dos militares da Marinha Portuguesa : distribuição e tendências segundo os indicadores, prevalência e possíveis consequências do excesso de peso

RESUMO - O excesso de peso (EP) é um dos mais graves problemas de Saúde Pública deste século XXI, dada a sua elevada e crescente prevalência a nível mundial, afectando um elevado número de adultos, adolescentes e crianças, com graves consequências na saúde, sendo responsável pelo aumento das doenças crónicas e pela diminuição da duração e qualidade de vida dos indivíduos. Em Portugal, a prevalência do EP afecta mais de metade da população adulta portuguesa. No meio militar, este problema é reflexo da prevalência do EP na população em geral e, para além das consequências económicas e na saúde, prejudica a aparência militar e pode comprometer a aptidão física. Pretende-se com realizar um estudo exploratório, com vista a realizar uma primeira abordagem do conhecimento do perfil e tendências do índice de massa corporal (IMC), bem como da prevalência do EP e, ainda, de possíveis associações entre o EP e a aptidão física, numa amostra representativa de militares no activo da Marinha Portuguesa (MP). Com os resultados deste estudo pretende-se alertar, pela primeira vez, para a problemática do EP no meio militar, contribuindo também para ampliar o conhecimento da prevalência do EP em subgrupos da população nacional. Os resultados obtidos poderão servir de base para a constituição de um sistema de vigilância, para um correcto entendimento da evolução da tendência do IMC e da prevalência de EP dos militares da MP, bem como disponibilizar uma base de partida para outros estudos, focando os determinantes do EP associados a estilos de vida. ------------ABSTRACT - Overweight and obesity severe Public Health problems of the XXI Century due to its high and increasing worldwide prevalence, including Portugal, and it afects a high number of adults, adolescents and children, with serious health consequences, being responsible for the increase of chronic diseases and for lower life quality and lower life expectancy. In Portugal, overweight prevalence affects more than half of adult’s population. Among the Navy, overweight problem reflects population’s tendency, and, besides it’s economic and health consequences, can affect military image and can jeopardize physical fitness with consequences in the Navy response and performance. This study carries out an exploratory first approach of body’s mass index profile and trends, as well the prevalence of overweight in a representative sample of on duty Portuguese Navy staff, and the potential links between overweight and physical fitness among this population. It outcome seeks, for the first time, to draw attention to the overweight problematic among Navy staff, being also a way to enhance the knowledge of overweight prevalence among population sub-groups. It outcome can be a starting point for the set up of monitoring systems, for a correct understanding body’s mass index evolution trends and the prevalence Navy staff overweight, being also a foundation for other studies, foc

Estado da Arte da Computação Evolutiva Aplicada à Eletrónica

A Computação Evolutiva enquadra-se na área da Inteligência Artificial e é um ramo das ciências da computação que tem vindo a ser aplicado na resolução de problemas em diversas áreas da Engenharia. Este trabalho apresenta o estado da arte da Computação Evolutiva, assim como algumas das suas aplicações no ramo da eletrónica, denominada Eletrónica Evolutiva (ou Hardware Evolutivo), enfatizando a síntese de circuitos digitais combinatórios. Em primeiro lugar apresenta-se a Inteligência Artificial, passando à Computação Evolutiva, nas suas principais vertentes: os Algoritmos Evolutivos baseados no processo da evolução das espécies de Charles Darwin e a Inteligência dos Enxames baseada no comportamento coletivo de alguns animais. No que diz respeito aos Algoritmos Evolutivos, descrevem-se as estratégias evolutivas, a programação genética, a programação evolutiva e com maior ênfase, os Algoritmos Genéticos. Em relação à Inteligência dos Enxames, descreve-se a otimização por colônia de formigas e a otimização por enxame de partículas. Em simultâneo realizou-se também um estudo da Eletrónica Evolutiva, explicando sucintamente algumas das áreas de aplicação, entre elas: a robótica, as FPGA, o roteamento de placas de circuito impresso, a síntese de circuitos digitais e analógicos, as telecomunicações e os controladores. A título de concretizar o estudo efetuado, apresenta-se um caso de estudo da aplicação dos algoritmos genéticos na síntese de circuitos digitais combinatórios, com base na análise e comparação de três referências de autores distintos. Com este estudo foi possível comparar, não só os resultados obtidos por cada um dos autores, mas também a forma como os algoritmos genéticos foram implementados, nomeadamente no que diz respeito aos parâmetros, operadores genéticos utilizados, função de avaliação, implementação em hardware e tipo de codificação do circuito.