Critério de correntropia no treinamento de redes fuzzy wavelet neural networks para identificação de sistemas dinâmicos não lineares

The great interest in nonlinear system identification is mainly due to the fact that a large amount of real systems are complex and need to have their nonlinearities considered so that their models can be successfully used in applications of control, prediction, inference, among others. This work evaluates the application of Fuzzy Wavelet Neural Networks (FWNN) to identify nonlinear dynamical systems subjected to noise and outliers. Generally, these elements cause negative effects on the identification procedure, resulting in erroneous interpretations regarding the dynamical behavior of the system. The FWNN combines in a single structure the ability to deal with uncertainties of fuzzy logic, the multiresolution characteristics of wavelet theory and learning and generalization abilities of the artificial neural networks. Usually, the learning procedure of these neural networks is realized by a gradient based method, which uses the mean squared error as its cost function. This work proposes the replacement of this traditional function by an Information Theoretic Learning similarity measure, called correntropy. With the use of this similarity measure, higher order statistics can be considered during the FWNN training process. For this reason, this measure is more suitable for non-Gaussian error distributions and makes the training less sensitive to the presence of outliers. In order to evaluate this replacement, FWNN models are obtained in two identification case studies: a real nonlinear system, consisting of a multisection tank, and a simulated system based on a model of the human knee joint. The results demonstrate that the application of correntropy as the error backpropagation algorithm cost function makes the identification procedure using FWNN models more robust to outliers. However, this is only achieved if the gaussian kernel width of correntropy is properly adjusted.

LCD-OpenPACS: sistema integrado de telerradiologia com auxílio ao diagnóstico de nódulos pulmonares em exames de tomografia computadorizada

Lung cancer is one of the most common types of cancer and has the highest mortality rate. Patient survival is highly correlated with early detection. Computed Tomography technology services the early detection of lung cancer tremendously by offering aminimally invasive medical diagnostic tool. However, the large amount of data per examination makes the interpretation difficult. This leads to omission of nodules by human radiologist. This thesis presents a development of a computer-aided diagnosis system (CADe) tool for the detection of lung nodules in Computed Tomography study. The system, called LCD-OpenPACS (Lung Cancer Detection - OpenPACS) should be integrated into the OpenPACS system and have all the requirements for use in the workflow of health facilities belonging to the SUS (Brazilian health system). The LCD-OpenPACS made use of image processing techniques (Region Growing and Watershed), feature extraction (Histogram of Gradient Oriented), dimensionality reduction (Principal Component Analysis) and classifier (Support Vector Machine). System was tested on 220 cases, totaling 296 pulmonary nodules, with sensitivity of 94.4% and 7.04 false positives per case. The total time for processing was approximately 10 minutes per case. The system has detected pulmonary nodules (solitary, juxtavascular, ground-glass opacity and juxtapleural) between 3 mm and 30 mm.

Avaliação e correções de testes de hipóteses em modelos de sobrevivência com fração de cura

Survival models deals with the modelling of time to event data. In certain situations, a share of the population can no longer be subjected to the event occurrence. In this context, the cure fraction models emerged. Among the models that incorporate a fraction of cured one of the most known is the promotion time model. In the present study we discuss hypothesis testing in the promotion time model with Weibull distribution for the failure times of susceptible individuals. Hypothesis testing in this model may be performed based on likelihood ratio, gradient, score or Wald statistics. The critical values are obtained from asymptotic approximations, which may result in size distortions in nite sample sizes. This study proposes bootstrap corrections to the aforementioned tests and Bartlett bootstrap to the likelihood ratio statistic in Weibull promotion time model. Using Monte Carlo simulations we compared the nite sample performances of the proposed corrections in contrast with the usual tests. The numerical evidence favors the proposed corrected tests. At the end of the work an empirical application is presented.

Valutazione delle performance di un algoritmo per la quantificazione della pressione portale epatica da ecografia con mezzo di contrasto

La misurazione del gradiente pressorio venoso (HVPG) viene utilizzata per diagnosticare la gravità della malattia del fegato ma si tratta di una pratica invasiva e che non può essere effettuata in tutti i pazienti. Per questo motivo sono state studiate nuove metodiche per riuscire ad analizzare la cirrosi, una tra le quali l’indagine ecografica. Un progetto in fase di svolgimento (progetto CLEVER) è stato avviato per riuscire a sviluppare, validare e trasferire nella pratica clinica un nuovo sistema basato sull'analisi di immagini ecografiche con mezzo di contrasto al fine di valutare la gravità della degenerazione della rete vascolare causata dalla cirrosi. L'obiettivo principale della ricerca è quello di sviluppare uno strumento completamente automatico per l'analisi in tempo reale della rete vascolare del fegato in grado di valutare la connettività vascolare e quantificare il grado di squilibrio della rete.

Flora y vegetación leñosa de los bosques de los Andes en la región de Madidi, La Paz (Bolivia)

Introducción: La región del Madidi en el noroeste de Bolivia es una de las más biodiversas del mundo, por incluir un amplio rango altitudinal desde los 200 hasta más de 6000 m, y floras de los Andes y la Amazonía, dos de las regiones biogeográficas más diversas del mundo. Esta región comprende territorios de tres áreas protegidas de interés nacional (Madidi, Apolobamba y Pilón Lajas), superpuestas a comunidades indígenas, campesinas, y áreas de exploración hidrocarburífera, lo cual ha generado muchos conflictos, incrementando sustancialmente las amenazas sobre los ecosistemas forestales en los últimos años. La falta de información ecológica y florística-estructural detallada de la vegetación boscosa a lo largo del gradiente altitudinal, no ha permitido una gestión eficaz de los mismos en la región. Además, información sobre la ecología de especies de los bosques, fundamental para efectuar actividades de manejo y/o conservación en la región, es escasa o vaga. Objetivos: Por tanto, se abordó el presente estudio en la región del Madidi para profundizar en el conocimiento de la vegetación boscosa, y de sus especies. Tratando de delimitar unidades discretas de vegetación, relacionando la composición florística con factores ambientales. Para lo cual se aprovechó la disponibilidad de un conjunto de datos de inventarios exhaustivos, florístico-estructurales, provenientes de parcelas forestales temporales, que cuentan con sus respectivos datos ambientales. Materiales y métodos: El juego de datos analizado comprende 415 parcelas de 0.1 ha, distribuidas entre 250 y 4350 m de altitud, que cuentan con información taxonómica y estructural de 2280 taxones de plantas leñosas. Empleamos en total 32 variables abióticas de cada parcela, de las cuales 18 son edáficas, 11 bioclimáticas basadas en parámetros de temperatura de WorldClim, y tres variables topográficas. Se descartaron las variables bioclimáticas de WorldClim basadas en parámetros de precipitación por mostrarse demasiado discordantes con la vegetación observada en campo. Para cada parcela se calcularon 10 variables bióticas, que son el número de especies, índice de Shannon Wiener, altura media de los individuos, área basal total, número de individuos, ratio individuos-tallos, número de lianas, número de palmeras, número de helechos arbóreos, y número de cactus; por una parte para establecer diferencias estructurales entre los grupos, y por otra para evaluar su utilidad como subrogados de condiciones ambientales particulares...

The relationship between vegetation and modern pollen assemblages on Mount Paggeo (NE Greece)

In this study, we investigated the relationship between vegetation and modern-pollen rain along the elevational gradient of Mount Paggeo. We apply multivariate data analysis to assess the relationship between vegetation and modern-pollen rain and quantify the representativeness of forest zones. This study represents the first statistical analysis of pollen-vegetation relationship along an elevational gradient in Greece. Hence, this paper improves confidence in interpretation of palynological records from north-eastern Greece and may refine past climate reconstructions for a more accurate comparison of data and modelling. Numerical classification and ordination were performed on pollen data to assess differences among plant communities that beech (Fagus sylvatica) dominates or co-dominates. The results show a strong relationship between altitude, arboreal cover, human impact and variations in pollen and nonpollen palynomorph taxa percentages.

Impactos del ENSO en la biogeoquímica del sistema de afloramiento frente a Perú central, febrero 2013 - diciembre 2015

El ecosistema de afloramiento frente a Perú, tiene características que le confieren propiedades únicas y relevantes en el contexto regional y global. Entre sus propiedades biogeoquímicas se destaca la presencia de i) una alta productividad consecuencia de aguas ricas en nutrientes, ii) una extensa y somera Zona de Mínimo Oxígeno (ZMO) y iii) un alto reciclaje y pérdida de nitratos, asociado a los procesos de productividad como a la remineralización de la materia orgánica. Todas estas características están inmersas en una alta variabilidad temporal, observándose cambios significativos a escala interanual asociados con el ciclo ENSO y su fase cálida El Niño y fría La Niña. En este contexto, desde el año 2013, la DGIOCC de IMARPE desarrolla el proyecto “Estudio integrado del Afloramiento Costero frente a Perú Central”, con la finalidad de caracterizar el afloramiento costero, sus forzantes y sus características físico- químicas y biológicas en una gradiente costa-océano. En este artículo, se presentan resultados de las condiciones químicas del afloramiento frente a Callao, poniendo en evidencia el impacto del ciclo El Niño Oscilación del Sur (ENSO) que se desarrolló entre los años 2013 y 2015.

Studio e validazione sperimentale di un nuovo sistema per ultrafiltrazione in emodialisi

La dialisi, le cui basi sono state fondate a metà ottocento dal chimico Thomas Graham, è la terapia, alternativa al trapianto, utilizzata su pazienti affetti da insufficienza renale. Ad oggi tale terapia ha un numero sempre maggiore di utilizzatori, più di 2,5 milioni di persone al mondo, ragione per cui ha un impatto sempre più grande sul sistema sanitario. La terapia, ha come scopo principale quello ripristinare gli equilibri idro-elettrolitico e acido-base del sangue del paziente utilizzando principi quali ultrafiltrazione, convezione e diffusione. Per raggiungere questo obiettivo, il sangue del paziente viene fatto scorrere controcorrente al liquido di dialisi, di composizione nota, ai capi di una membrana semipermeabile. Nel caso dell’emodialisi tutto il processo si svolge in circolazione extracorporea. La dialisi viene eseguita quando i reni del paziente non riescono più a espletare la loro funzione, con conseguente accumulo di tossine e di liquidi, che nel giro di pochi giorni porterebbe alla morte se non si interviene. Data la sua funzione, una parte importante della macchina che esegue l’emodialisi, è il sistema di controllo dell’ultrafiltrazione, che permette di rimuovere in maniera controllata i liquidi che il paziente non riesce a smaltire in maniera autonoma. La rimozione di liquidi avviene mediante la creazione di un gradiente pressorio tra il lato sangue e il lato dializzato, che causa il passaggio di liquidi da una parte all’altra della membrana semipermeabile. Esistono vari metodi che permettono di realizzare questo processo, che si differenziano per la strategia utilizzata per creare i gradienti pressori; ognuno dei quali permette di ottenere una determinata accuratezza. Scopo del mio lavoro di tesi è stato quello di studiare e validare un nuovo sistema di realizzazione e controllo dell’ultrafiltrazione.

Influencia de la granulometría y la mineralogía en el comportamiento hidro-físico y estructural en suelos con distinta intensidad de uso y secuencia de cultivos bajo siembra directa

La siembra directa es actualmente la practica agronómica mas importante en la región pampeana. Sin embargo aún existen numerosos interrogantes relacionados con la misma, tales como el efecto de la ausencia de remoción del suelo o el efecto del monocultivo o de la intensificación agricola en el comportamiento de las variables hidrofísicas y estructurales del suelo. A partir del analisis de tres tratamientos (Malas practicas en siembra directa, Buenas practicas en siembra directa y Ambiente natural de referencia) en distintos suelos de la Region Pampeana dentro de un importante gradiente textural y mineralógico (un Haplustol y un Argiudol en la Prov. de Cordoba, un Argiudol en la Prov. de Buenos Aires y un Hapludert en Entre Rios), se ha logrado detectar diversos indicadores que permiten explicar de forma satisfactoria las diferencias entre tratamientos para todos los suelos estudiados. Las mismas fueron: densidad aparente (0-20 cm), macroporosidad mayor a 300 µm (0-5 cm), tamano de poro más frecuente, capacidad de aire, índice de calidad visual, porosidad visible y diametro medio ponderado para el test de humectacion rápida en el ensayo de estabilidad de agregados. Así se concluyó que una mayor intensificación agrícola, con secuencias de cultivo con más maíz y cultivos de invierno, mejoró las condiciones estructurales en todos los suelos, mientras que los suelos con menor resiliencia presentaron condiciones fisicas menos favorables como por ejemplo aumentos en la densidad aparente. Esto quedó evidenciado muy claramente a través de las características porales, estructurales y los rasgos biológicos revelados por los análisis micromorfológicos. En esta Tesis queda demostrado que los efectos positivos o negativos de la SD sobre la condición del suelo dependen de una compleja interrelación entre tipo de suelo y las prácticas de manejo, sujetas a un equilibrio dinámico entre los efectos de densificación producidas por el tránsito y de reestructuración producidos por la actividad biológica. Además, se concluye que el uso y elaboración de indicadores de calidad física deben estar siempre referidos al tipo de suelo analizado, o al menos se debe contar con información composicional adecuada para la correcta intepretación de los mismos.

Dinámica superficial del agua en planicies semiáridas : el papel de las precipitaciones y de la cobertura vegetal

El balance de agua de ecosistemas situados sobre planicies áridas y semiáridas se encuentra determinado por la precipitación (principal entrada de agua) y la evapotranspiración (principal salida de agua). La fracción de la precipitación que ingresa en el suelo y su redistribución espacial son los principales controles del funcionamiento de dichos ecosistemas, como por ejemplo de su productividad primaria neta. En esta tesis se exploró la dinámica superficial del agua en planicies semiáridas dedicadas a la ganadería extensiva, evaluando el papel de las precipitaciones y de la cobertura vegetal a distintas escalas espaciales. En el centro de Argentina, la distribución relativa de tamaño de eventos de precipitación resultó constante en el espacio (sitios dispuestos a lo largo de un gradiente de precipitación de ~1000 mm/año) y en el tiempo (50 años); encontrándose que el 10 por ciento de los eventos de precipitación de mayor tamaño explicó casi la mitad de la precipitación anual. El reemplazo de bosques secos nativos por pasturas en el Chaco Árido, por un lado, aumentó la evaporación potencial del suelo y el escurrimiento superficial a escala de parcela (~1 ha); por otro lado, redujo a la mitad la conductividad hidráulica saturada y generó una reducción de la variabilidad espacial del agua del suelo a escala de parche (0,25 m2). La intensidad de los eventos de precipitación resultó el factor determinante para explicar los procesos de redistribución de agua del suelo de los bosques secos nativos; parches menos vegetados capturaron más agua en eventos de precipitación poco intensos (mayor a 10 mm/h), mientras que parches más vegetados capturaron más agua en eventos más intensos ((menor a 20 mm/h). La cosecha de agua de lluvia en represas o tajamares representó menos del 1 por ciento de la precipitación anual, desempeñando un papel menor en el balance de agua regional (~20000 km2); sin embargo, a escala de parcela o lote (1-100 ha) puede afectar profundamente la partición de flujos de agua, por ejemplo generando recarga inducida como resultado de las pérdidas por infiltración de las represas. Los resultados obtenidos en esta tesis aportan nuevas perspectivas para entender la dinámica superficial del agua en sistemas ganaderos semiáridos, y por lo tanto, para mejorar la producción primaria y secundaria de los mismos.

Desigualdad social y niveles de discapacidad entre los mayores españoles

Se analizan factores socioeconómicos relacionados con desigualdad social en el nivel de discapacidad de la población española de 65 a 89 años nacida entre 1910 y 1944. Para ello se utilizan microdatos de cuatro ediciones de la Encuesta Nacional de Salud de España (ENSE): 1997, 2001, 2006 y 2011/12. Se presenta un indicador de discapacidad en escala continua basado en actividades de la vida diaria que se analiza en función de la edad, la cohorte de nacimiento, el nivel educativo (estatus socioeconómico), la estatura (estado nutricional neto) y la incidencia de condiciones crónicas cardiovasculares. Los resultados revelan diferencias de género y un gradiente socioeconómico de la discapacidad durante el proceso de envejecimiento. La brecha de género a favor de los hombres es mayor en los niveles educativas más bajos y desaparece entre los estratos socioeducativos más altos. Las diferencias socioeconómicas son mayores entre las mujeres antes de los 80 años y entre los hombres en edades comprendidas entre los 85 y los 89 años. La asociación positiva entre las condiciones crónicas cardiovasculares y la discapacidad se da tanto en hombres como en mujeres y deja de ser significativa entre los más mayores.

Ventilação e prescrições urbanísticas: uma aplicação simulada para a Orla da Praia do Meio em Natal/RN

This work analyses a study on natural ventilation and its relation to the urban legislation versus the building types in an urban fraction of coastal area of Praia do Meio in the city of Natal/RN, approaching the type or types of land use most appropriate to this limited urban fraction. The objective of this study is to analyse the effects of the present legislation as well as the types of buildings in this area on the natural ventilation. This urban fraction was selected because it is one of the sites from where the wind flows into the city of Natal. This research is based on the hypothesis stating that the reduction on the porosity of the urban soil (decrease in the set back/boundary clearance), and an increase in the form (height of the buildings) rise the level of the ventilation gradient, consequently causing a reduction on the wind speed at the lowest part of the buildings. Three-dimensional computational models were used to produce the modes of occupation allowed in the urban fraction within the area under study. A Computational Fluid Dynamics (CFD) software was also used to analyse the modes of land occupation. Following simulation, a statistical assessment was carried out for validation of the hypothesis. It was concluded that the reduction in the soil porosity as a consequence of the rates that defined the minimum boundary clearance between the building and the boundary of the plot (and consequently the set back), as well as the increase in the building form (height of the buildings) caused a reduction in the wind speed, thus creating heat islands

Evaluación de las propiedades térmicas de las rocas de la zona noroccidental del Volcán Nevado del Ruiz e impactos ambientales asociados a proyectos geotérmicos

Esta investigación tuvo como objetivo realizar una evaluación preliminar del potencial geo-térmico de la zona norte y noroccidental del Volcán Nevado del Ruiz (VNR), mediante la medición de la conductividad térmica y la capacidad calorífica de muestras de roca, e identificar los principales impactos ambientales asociados al aprovechamiento de los re-cursos geotérmicos en zonas volcánicas. El VNR es un estratovolcán activo, ubicado en el Parque Nacional Natural Los Nevadas, en los límites entre los departamentos de Caldas y Tolima. La explotación de los recursos geotérmicos en esta área podría suplir las necesi-dades energéticas locales, particularmente para la agricultura basada principalmente en el cultivo de café. La conductividad térmica y la capacidad calorífica fueron determinadas en 62 muestras de roca colectadas en la zona norte y noroccidental del VNR durante una salida de campo realizada en noviembre del 2014; la conductividad térmica fue medida utilizando una son-da de aguja, y la capacidad calorífica fue estimada de acuerdo con el tipo de roca. Estos datos, junto con el flujo de calor, se utilizaron para estimar la temperatura a profundidad y posteriormente calcular el potencial geotérmico a lo largo de un perfil geológico inferido trazado en el área del estudio. Los impactos ambientales fueron identificados a partir de una revisión bibliográfica que permitió seleccionar tres centrales geotérmicas en opera-ción ubicadas en zonas volcánicas, similar a la futura central geotérmica planeada en el área del VNR, para las cuales algunos impactos habían sido caracterizados.

Procedimiento para la purificación de Triglicéridos que contienen ácido Gamma-Linolenico en posición SN-2

Procedimiento para la purificación de triglicéridos que contienen ácido gamma-linolénico en posición sn-2. Con la finalidad de purificar triglicéridos que contienen ácido gamma-linolénico a partir de fuentes naturales, se utiliza una columna cromatográfica gravimétrica en fase normal, trabajando en gradiente de polaridad con solventes biocompatibles. Así se consigue la purificación de triglicéridos que cuentan en su estructura con una o más moléculas de ácido gamma-linolénico, pudiendo ser utilizados con diversos fines. Con esta metodología es posible trabajar a escala industrial, pues es fácilmente escalable, a diferencia de otras técnicas que son aplicables a escala analítica pero presentan serios inconvenientes en cuanto a coste y adiestramiento del personal a la hora de utilizarlas con fines industriales, como por ejemplo la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).

Exergetic, energetic, economic and environmental evaluation of concentrated solar power plants in Libya

The PhD project addresses the potential of using concentrating solar power (CSP) plants as a viable alternative energy producing system in Libya. Exergetic, energetic, economic and environmental analyses are carried out for a particular type of CSP plants. The study, although it aims a particular type of CSP plant – 50 MW parabolic trough-CSP plant, it is sufficiently general to be applied to other configurations. The novelty of the study, in addition to modeling and analyzing the selected configuration, lies in the use of a state-of-the-art exergetic analysis combined with the Life Cycle Assessment (LCA). The modeling and simulation of the plant is carried out in chapter three and they are conducted into two parts, namely: power cycle and solar field. The computer model developed for the analysis of the plant is based on algebraic equations describing the power cycle and the solar field. The model was solved using the Engineering Equation Solver (EES) software; and is designed to define the properties at each state point of the plant and then, sequentially, to determine energy, efficiency and irreversibility for each component. The developed model has the potential of using in the preliminary design of CSPs and, in particular, for the configuration of the solar field based on existing commercial plants. Moreover, it has the ability of analyzing the energetic, economic and environmental feasibility of using CSPs in different regions of the world, which is illustrated for the Libyan region in this study. The overall feasibility scenario is completed through an hourly analysis on an annual basis in chapter Four. This analysis allows the comparison of different systems and, eventually, a particular selection, and it includes both the economic and energetic components using the “greenius” software. The analysis also examined the impact of project financing and incentives on the cost of energy. The main technological finding of this analysis is higher performance and lower levelized cost of electricity (LCE) for Libya as compared to Southern Europe (Spain). Therefore, Libya has the potential of becoming attractive for the establishment of CSPs in its territory and, in this way, to facilitate the target of several European initiatives that aim to import electricity generated by renewable sources from North African and Middle East countries. The analysis is presented a brief review of the current cost of energy and the potential of reducing the cost from parabolic trough- CSP plant. Exergetic and environmental life cycle assessment analyses are conducted for the selected plant in chapter Five; the objectives are 1) to assess the environmental impact and cost, in terms of exergy of the life cycle of the plant; 2) to find out the points of weakness in terms of irreversibility of the process; and 3) to verify whether solar power plants can reduce environmental impact and the cost of electricity generation by comparing them with fossil fuel plants, in particular, Natural Gas Combined Cycle (NGCC) plant and oil thermal power plant. The analysis also targets a thermoeconomic analysis using the specific exergy costing (SPECO) method to evaluate the level of the cost caused by exergy destruction. The main technological findings are that the most important contribution impact lies with the solar field, which reports a value of 79%; and the materials with the vi highest impact are: steel (47%), molten salt (25%) and synthetic oil (21%). The “Human Health” damage category presents the highest impact (69%) followed by the “Resource” damage category (24%). In addition, the highest exergy demand is linked to the steel (47%); and there is a considerable exergetic demand related to the molten salt and synthetic oil with values of 25% and 19%, respectively. Finally, in the comparison with fossil fuel power plants (NGCC and Oil), the CSP plant presents the lowest environmental impact, while the worst environmental performance is reported to the oil power plant followed by NGCC plant. The solar field presents the largest value of cost rate, where the boiler is a component with the highest cost rate among the power cycle components. The thermal storage allows the CSP plants to overcome solar irradiation transients, to respond to electricity demand independent of weather conditions, and to extend electricity production beyond the availability of daylight. Numerical analysis of the thermal transient response of a thermocline storage tank is carried out for the charging phase. The system of equations describing the numerical model is solved by using time-implicit and space-backward finite differences and which encoded within the Matlab environment. The analysis presented the following findings: the predictions agree well with the experiments for the time evolution of the thermocline region, particularly for the regions away from the top-inlet. The deviations observed in the near-region of the inlet are most likely due to the high-level of turbulence in this region due to the localized level of mixing resulting; a simple analytical model to take into consideration this increased turbulence level was developed and it leads to some improvement of the predictions; this approach requires practically no additional computational effort and it relates the effective thermal diffusivity to the mean effective velocity of the fluid at each particular height of the system. Altogether the study indicates that the selected parabolic trough-CSP plant has the edge over alternative competing technologies for locations where DNI is high and where land usage is not an issue, such as the shoreline of Libya.