Redes neurais artificiais para a modelagem do volume de madeira e biomassa do cerradão com dados de satélite

Resumo:O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficácia da aplicação de modelos de análise de regressão e redes neurais artificiais (RNAs) na predição do volume de madeira e da biomassa acima do solo, da vegetação arbórea em área de cerradão. Volume de madeira e biomassa foram estimados com equações alométricas desenvolvidas para a área de estudo. Os índices de vegetação, como variáveis preditoras, foram estimados a partir de imagens do sensor LISS-III, e a área basal foi determinada por medições na floresta. A precisão das equações foi verificada pela correlação entre os valores estimados e observados (r), erro-padrão da estimativa (Syx) e gráfico residual. As equações de regressão para o volume de madeira total e do fuste (0,96 e 0,97 para r, e 11,92 e 9,72% para Syx, respectivamente) e para a biomassa (0,91 e 0,92 para r, e 22,73 e 16,80% para Syx, respectivamente) apresentaram bons ajustes. As redes neurais também apresentaram bom ajuste com o volume de madeira (0,99 e 0,99 para r, e 4,93 e 4,83% para Syx) e a biomassa (0,97 e 0,98 r, e 8,92 e 7,96% para Syx, respectivamente). A área basal e os índices de vegetação foram eficazes na estimativa do volume de madeira e biomassa para o cerradão. Os valores reais de volume de madeira e biomassa não diferiram estatisticamente dos valores estimados pelos modelos de regressão e redes neurais (χ2ns); contudo, as RNAs são mais acuradas.

Paediatric bi-ventricular external assist device based on artificial muscles

Objective: Existing VADs are single-ventricle pumps needing anticoagulation. We developed a bi ventricular external assist device that reproduces the physiological heart muscle movement completely avoiding anticoagulants. Methods: The device has a carbon fibre skeleton fitting a 30-40 kg patient's heart, to which a Nitinol based artificial muscle is connected. The artificial muscle wraps both ventricles. The strength of the Nitinol fibres is amplified by a pivot articulation in contact with the ventricle wall. The fibres are electrically driven and a dedicated control unit has been developed. We assessed hemodynamic performances of this device using a previously described dedicated bench test. Volume ejected and pressure gradient has been measured with afterload ranging from 25 to 50mmHg. Results: With anafterload of 50mmHg the system has an ejection fraction (EF) of 10% on the right side and 8% on the left side. The system is able to generate a systolic ejection of 5,5 ml on the right side and 4,4 ml on the left side. With anafterload of 25mmHg the results are reduced of about 20%. The activation frequency is 80/minute resulting in a total volume displacement of 440 ml/minute on the right side and 352 ml/minute on the left side. Conclusions: The artificial muscle follows Starling's law as the ejected volume increases when afterload increases. These preliminary studies confirmed the possibility of improving the EF of a failing heart using artificial muscle for external cardiac compression. This device could be helpful in weaning CPB and/or for short-term cardio-circulatory support in paediatric population with cardiac failure.

Polinização natural e artificial da cherimóia (Annona cherimola Mill.) no Estado de São Paulo

Para estudar o método de polinização da cherimóia (Annona cherimola Mill.) que produza frutos em maior quantidade e melhor qualidade, instalou-se experimento em Pedra Bela - SP, a 1150 metros de altitude. As plantas eram de pé-franco, de 20 anos de idade. O experimento foi realizado em dois períodos, tendo o primeiro se iniciado em novembro de 1999 e finalizado em junho de 2000; o segundo iniciou-se em novembro de 2000 e encerrado em junho de 2001. A montagem do experimento foi efetuada no delineamento de blocos ao acaso, com 3 tratamentos e 12 repetições. Os tratamentos foram os seguintes: 1) polinização natural; 2) polinização manual cruzada; 3) autopolinização (flores ensacadas). As plantas dos blocos foram polinizadas em diferentes dias. Avaliaram-se o vingamento dos frutos 10 dias após a polinização e a quantidade dos frutos com conformação perfeita ou defeituosa aos 40 dias. Após a colheita, os frutos foram pesados individualmente. Foram também amostrados dois frutos de cada bloco (em 1999) e três (em 2000), para as seguintes determinações: massa das sementes e da polpa, número de sementes por 100 gramas de polpa. A polinização artificial proporcionou maior vingamento de frutos (61,2% e 50,4%) em relação à polinização natural (19,6% e 3,3%), nos anos de 1999 e 2000, respectivamente. Foi mais efetiva quando realizada sob condições de temperatura variando de 17 ºC até 22 ºC e umidade relativa do ar entre 70 e 80 %. Verificou-se também aumento da porcentagem de frutos perfeitos (em 2000), da massa do fruto e do índice de sementes/100 g de polpa dos frutos polinizados artificialmente em relação aos polinizados naturalmente.

Efeito de horários de polinização artificial no pegamento e qualidade de frutos de pinha (Annona squamosa L.)

O Brasil tem se destacado como grande produtor de frutas, especialmente a pinha. A cultura é encontrada desde o norte do país até o estado de São Paulo. Atualmente, o cultivo desta fruteira se espalhou, com a ocorrência de grandes áreas em vários estados brasileiros. A polinização inadequada é um dos fatores limitantes na produção comercial destes frutos. Com o objetivo de estudar os efeitos da polinização artificial foram utilizadas 20 plantas provenientes de um pomar comercial de pinha localizado no município de Nova Porteirinha, Minas Gerais. As flores foram polinizadas no estádio de fêmea por meio do uso de um pincel número dois. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado. Os tratamentos foram compostos de seis horários de polinização (5, 6, 7, 8, 9 e 10 horas), com cinco repetições, utilizando-se 10 flores por parcela. Foram avaliados a porcentagem de pegamento dos frutos, o comprimento, o diâmetro e o peso dos frutos, a porcentagem de frutos desuniformes, o peso da casca, polpa e sementes, o número de sementes e o teor de sólidos solúveis totais. Os melhores tratamentos para as características de peso de frutos e porcentagem de pegamento foram obtidos entre 6 e 10 horas. O teor de sólidos solúveis totais não foi afetado. Foram detectadas correlações positivas e significativas para os seguintes pares de caracteres: peso de fruto e diâmetro e peso de fruto e peso de casca.

Artificial evolution on network structures : how time and space influence dynamics

Abstract The main objective of this work is to show how the choice of the temporal dimension and of the spatial structure of the population influences an artificial evolutionary process. In the field of Artificial Evolution we can observe a common trend in synchronously evolv¬ing panmictic populations, i.e., populations in which any individual can be recombined with any other individual. Already in the '90s, the works of Spiessens and Manderick, Sarma and De Jong, and Gorges-Schleuter have pointed out that, if a population is struc¬tured according to a mono- or bi-dimensional regular lattice, the evolutionary process shows a different dynamic with respect to the panmictic case. In particular, Sarma and De Jong have studied the selection pressure (i.e., the diffusion of a best individual when the only selection operator is active) induced by a regular bi-dimensional structure of the population, proposing a logistic modeling of the selection pressure curves. This model supposes that the diffusion of a best individual in a population follows an exponential law. We show that such a model is inadequate to describe the process, since the growth speed must be quadratic or sub-quadratic in the case of a bi-dimensional regular lattice. New linear and sub-quadratic models are proposed for modeling the selection pressure curves in, respectively, mono- and bi-dimensional regu¬lar structures. These models are extended to describe the process when asynchronous evolutions are employed. Different dynamics of the populations imply different search strategies of the resulting algorithm, when the evolutionary process is used to solve optimisation problems. A benchmark of both discrete and continuous test problems is used to study the search characteristics of the different topologies and updates of the populations. In the last decade, the pioneering studies of Watts and Strogatz have shown that most real networks, both in the biological and sociological worlds as well as in man-made structures, have mathematical properties that set them apart from regular and random structures. In particular, they introduced the concepts of small-world graphs, and they showed that this new family of structures has interesting computing capabilities. Populations structured according to these new topologies are proposed, and their evolutionary dynamics are studied and modeled. We also propose asynchronous evolutions for these structures, and the resulting evolutionary behaviors are investigated. Many man-made networks have grown, and are still growing incrementally, and explanations have been proposed for their actual shape, such as Albert and Barabasi's preferential attachment growth rule. However, many actual networks seem to have undergone some kind of Darwinian variation and selection. Thus, how these networks might have come to be selected is an interesting yet unanswered question. In the last part of this work, we show how a simple evolutionary algorithm can enable the emrgence o these kinds of structures for two prototypical problems of the automata networks world, the majority classification and the synchronisation problems. Synopsis L'objectif principal de ce travail est de montrer l'influence du choix de la dimension temporelle et de la structure spatiale d'une population sur un processus évolutionnaire artificiel. Dans le domaine de l'Evolution Artificielle on peut observer une tendence à évoluer d'une façon synchrone des populations panmictiques, où chaque individu peut être récombiné avec tout autre individu dans la population. Déjà dans les année '90, Spiessens et Manderick, Sarma et De Jong, et Gorges-Schleuter ont observé que, si une population possède une structure régulière mono- ou bi-dimensionnelle, le processus évolutionnaire montre une dynamique différente de celle d'une population panmictique. En particulier, Sarma et De Jong ont étudié la pression de sélection (c-à-d la diffusion d'un individu optimal quand seul l'opérateur de sélection est actif) induite par une structure régulière bi-dimensionnelle de la population, proposant une modélisation logistique des courbes de pression de sélection. Ce modèle suppose que la diffusion d'un individu optimal suit une loi exponentielle. On montre que ce modèle est inadéquat pour décrire ce phénomène, étant donné que la vitesse de croissance doit obéir à une loi quadratique ou sous-quadratique dans le cas d'une structure régulière bi-dimensionnelle. De nouveaux modèles linéaires et sous-quadratique sont proposés pour des structures mono- et bi-dimensionnelles. Ces modèles sont étendus pour décrire des processus évolutionnaires asynchrones. Différentes dynamiques de la population impliquent strategies différentes de recherche de l'algorithme résultant lorsque le processus évolutionnaire est utilisé pour résoudre des problèmes d'optimisation. Un ensemble de problèmes discrets et continus est utilisé pour étudier les charactéristiques de recherche des différentes topologies et mises à jour des populations. Ces dernières années, les études de Watts et Strogatz ont montré que beaucoup de réseaux, aussi bien dans les mondes biologiques et sociologiques que dans les structures produites par l'homme, ont des propriétés mathématiques qui les séparent à la fois des structures régulières et des structures aléatoires. En particulier, ils ont introduit la notion de graphe sm,all-world et ont montré que cette nouvelle famille de structures possède des intéressantes propriétés dynamiques. Des populations ayant ces nouvelles topologies sont proposés, et leurs dynamiques évolutionnaires sont étudiées et modélisées. Pour des populations ayant ces structures, des méthodes d'évolution asynchrone sont proposées, et la dynamique résultante est étudiée. Beaucoup de réseaux produits par l'homme se sont formés d'une façon incrémentale, et des explications pour leur forme actuelle ont été proposées, comme le preferential attachment de Albert et Barabàsi. Toutefois, beaucoup de réseaux existants doivent être le produit d'un processus de variation et sélection darwiniennes. Ainsi, la façon dont ces structures ont pu être sélectionnées est une question intéressante restée sans réponse. Dans la dernière partie de ce travail, on montre comment un simple processus évolutif artificiel permet à ce type de topologies d'émerger dans le cas de deux problèmes prototypiques des réseaux d'automates, les tâches de densité et de synchronisation.

Florescimento e frutificação do maracujazeiro-amarelo submetido à iluminação artificial, irrigação e sombreamento

O fotoperíodo, a temperatura do ar e a umidade do solo são fatores determinantes na produção do maracujazeiro-amarelo (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg). A sua baixa produção no período de agosto a novembro é conseqüência do não-florescimento e frutificação em função das condições climáticas. O trabalho teve por objetivo estudar a iluminação artificial associada ou não à irrigação, no florescimento e frutificação do maracujazeiro-amarelo. Compararam-se quatro sistemas de produção, combinando-se: iluminação artificial/irrigação/sombreamento; iluminação artificial/irrigação; iluminação artificial/sombreamento; iluminação artificial, e um tratamento-testemunha, em condições naturais. Os tratamentos foram submetidos a três diferentes épocas de iluminação (12 de abril, 27 de abril e 12 de maio). O experimento foi conduzido na área da Escola Técnica Agrícola de Adamantina-SP, na região da Alta Paulista, no período de abril a novembro de 1997. De acordo com os resultados, a iluminação artificial com e sem irrigação aumentou o número de flores, o número e a produção de frutos por área do maracujazeiro-amarelo. A irrigação não alterou o florescimento, a frutificação e a produtividade em maracujazeiro iluminado, mas reduziu o número de flores em ambiente sombreado. O sombreamento com e sem irrigação reduziu o número de flores. O tratamento iluminado/irrigado/sombreado aumentou a porcentagem de vingamento de frutos. O florescimento, a frutificação e a produção por área não foram significativamente alterados pelas diferentes épocas de iluminação.

Desenvolupament d'una tecnologia per a la millora de les recomanacions en la fertilització nitrogenada dels cereals d'hivern. (I) Cereals d'hivern a la Catalunya interior

Es va realitzar una sèrie d'assaigs d'adobat nitrogenat en diferents comarques de la Catalunya interior. En el conjunt d'aquests assaigs es varen comprovar tres mètodes diferents que es va considerar que eren prometedors per tal de millorar la fertilització nitrogenada. Els mètodes assajats eren el mètode del balanç de nitrogen, el del nitrogen mineral i el del contingut de nitrats al suc de la base de les tiges (CNSBT). Els sòls on es van realitzar els assaigs no presentaven cap limitació especial per al cultiu del blat i eren profunds, ben drenats, no salins i de textura mitjana; l'única excepció era un assaig sobre sòl moderadament profund. Per tant, i també pel que fa a la fertilitat química, els sòls s'han de considerar d'un potencial productiu mitjàalt. El mètode del balanç de nitrogen s'ha mostrat com a molt prometedor de cara a definir si cal la magnitud de l'adobat de cobertora per a les condicions estudiades. El mètode de nitrogen mineral també ha estat efectiu en aquest sentit, mentre que el del CNSBT s'ha revelat com a no aplicable en les condicions assajades, on en molts casos l'aigua és també factor limitant. Al llarg dels assaigs s'han identificat un seguit de factors que impedeixen ajustar la fertilitat nitrogenada. Entre aquests cal esmentar la mala estimació de la producció objectiu, la dificultat de predir el N disponible a partir dels adobs orgànics, dificultats de mostreig pel nitrogen nítric i l'efecte crític que té l'erràtica disponibilitat d'aigua que complica molt l'estratègia de fertilització nitrogenada a adoptar.

Uso de imágenes satélite Landsat para la detección de rodales de Pinus nigra Arn. y Pinus sylvestris L. afectados por escolítidos

El uso de imágenes procedentes de sensores multiespectrales de resolución media como es el caso de Landsat TM ha sido ampliamente utilizado desde décadas para detectar, entre otras variables, el decaimiento y la defoliación provocada por plagas y enfermedades forestales. El presente trabajo evalúa la utilidad del uso de estas imágenes en la detección de rodales de pino laricio (Pinus nigra Arn.) y pino silvestre (Pinus sylvestris L.) afectados por escolítidos. El área de estudio se localizó en el Solsonés (prepirineo de Lleida) seleccionando 34 áreas de entrenamiento (17 rodales afectados por la plaga y 17 rodales sanos). El análisis exploratorio de las imágenes se realizó mediante el programa ERDAS® IMAGINE 8.x. Los resultados del estudio mostraron una significación espectral en 5 de las 7 bandas analizadas, siendo TM5 y TM7 las que mejor comportamiento presentaron. Los niveles digitales obtenidos y los espacios de características creados señalaron sendas tendencias al agrupamiento de rodales afectados versus sanos, consiguiéndose plantear mejoras en el procedimiento metodológico.

Is the relationship between major depressive disorder and self-reported alcohol use disorder an artificial one ?

AIMS: Many studies have suggested a close relationship between alcohol use disorder (AUD) and major depressive disorder (MDD). This study aimed to test whether the relationship between self-reported AUD and MDD was artificially strengthened by the diagnosis of MDD. This association was tested comparing relationships between alcohol use and AUD for depressive people and non-depressive people. METHODS: As part of the Cohort Study on Substance Use Risk Factors, 4352 male Swiss alcohol users in their early twenties answered questions concerning their alcohol use, AUD and MDD at two time points. Generalized linear models for cross-sectional and longitudinal associations were calculated. RESULTS: For cross-sectional associations, depressive participants reported a higher number of AUD symptoms (β = 0.743, P < 0.001) than non-depressive participants. Moreover, there was an interaction (β = -0.204, P = 0.001): the relationship between alcohol use and AUD was weaker for depressive participants rather than non-depressive participants. For longitudinal associations, there were almost no significant relationships between MDD at baseline and AUD at follow-up, but the interaction was still significant (β = -0.249, P < 0.001). CONCLUSION: MDD thus appeared to be a confounding variable in the relationship between alcohol use and AUD, and self-reported measures of AUD seemed to be overestimated by depressive people. This result brings into question the accuracy of self-reported measures of substance use disorders. Furthermore, it adds to the emerging debate about the usefulness of substance use disorder as a concept, when heavy substance use itself appears to be a sensitive and reliable indicator.

Caracterização físico-química de frutos de maracujazeiro-amarelo submetidos à iluminação artificial, irrigação e sombreamento

O presente trabalho objetivou avaliar alguns parâmetros físicoquímicos de frutos de maracujazeiro-amarelo (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg) submetidos a diferentes sistemas de produção. Avaliaram-se o peso, o comprimento, o diâmetro, o teor de sólidos solúveis (SS) e a acidez titulável (AT) dos frutos, a relação SS/AT, o peso e o rendimento da polpa, a espessura da casca e o rendimento de suco. Compararam-se quatro sistemas de produção (iluminação artificial/irrigação/sombreamento, iluminação artificial/irrigação, iluminação artificial/sombreamento, iluminação artificial) e um tratamento-testemunha, em condições naturais. Os tratamentos foram submetidos a três diferentes épocas de iluminação (12 de abril, 27 de abril e 12 de maio). O experimento foi conduzido na área da Escola Técnica Agrícola de Adamantina - SP, na região da Alta Paulista, no período de abril a dezembro de 1997. Observou-se que, no período de junho a novembro, os diferentes sistemas de produção e as épocas de iluminação não alteraram o peso, o comprimento e o diâmetro médio dos frutos de maracujazeiro. A iluminação artificial, a irrigação e o sombreamento não influenciaram no teor de sólidos solúveis e na acidez dos frutos. Os frutos colhidos em agosto apresentaram teores de brix e de acidez maiores que os colhidos em dezembro. No mês de dezembro, no ambiente iluminado, irrigado e sombreado, verificou-se aumento do peso médio dos frutos, do peso da polpa e da espessura da casca, apesar de apresentarem menor produção. Em condições naturais, observou-se menor peso de frutos e de polpa, mas aumento no rendimento da polpa e do suco. O sombreamento artificial, na ausência de irrigação, promoveu a redução no peso e no rendimento de polpa e de suco.

Aplicación de imágenes radar de satélite a la cartografía de la vegetación en zonas boreales

El presente estudio se enmarca en el proyecto europeo SIBERIA. Trata de explorar el uso de imágenes radar de satélite (ERS y JERS) para la actualización de la cartografía de vegetación de zonas boreales. Se dispone de 8 imágenes de amplitud y coherencia tomadas en 1998, así como de un inventario de vegetación georreferenciado de dos pequeñas zonas. Se proponen tres tipos de clasificaciones supervisadas por el método de máxima verosimilitud. La primera con las imágenes de satélite, la segunda añadiendo algunas imágenes texturales, y la tercera utilizando sólo las imágenes de los componentes principales más significativos. Se siguen los criterios establecidos en el proyecto SIBERIA para la obtención de áreas de entrenamiento. Se propone una doble validación, por una parte vía matrices de confusión a partir de áreas de verdad-terreno obtenidas por el mismo método que las áreas de entrenamiento, y por otra parte contrastando y correlacionando las clasificaciones con los parámetros de inventario disponibles para dos pequeñas áreas de verdad-terreno. Los resultados indican una sensible mejora en la clasificación con la incorporación de imágenes texturales (la precisión aumenta de un 66% a un 75%), y señalan el parámetro biomasa como el mejor correlacionado con las clasificaciones derivadas (coeficiente de correlación r de hasta 0,49). Diferentes fuentes de error permiten augurar un margen de mejora para posteriores estudios.

The impact of balancing on problem hardness in a highly structured domain

Random problem distributions have played a key role in the study and design of algorithms for constraint satisfaction and Boolean satisfiability, as well as in ourunderstanding of problem hardness, beyond standard worst-case complexity. We consider random problem distributions from a highly structured problem domain that generalizes the Quasigroup Completion problem (QCP) and Quasigroup with Holes (QWH), a widely used domain that captures the structure underlying a range of real-world applications. Our problem domain is also a generalization of the well-known Sudoku puz- zle: we consider Sudoku instances of arbitrary order, with the additional generalization that the block regions can have rectangular shape, in addition to the standard square shape. We evaluate the computational hardness of Generalized Sudoku instances, for different parameter settings. Our experimental hardness results show that we can generate instances that are considerably harder than QCP/QWH instances of the same size. More interestingly, we show the impact of different balancing strategies on problem hardness. We also provide insights into backbone variables in Generalized Sudoku instances and how they correlate to problem hardness.

Dades obertes enllaçades (Linked Open Data) en el món de l'educació : Una visió de l'estat de l'art d'aquesta tecnologia aplicada a l'ensenyament i l'aprenentatge

En el present treball hem tractat d'aportar una visió actual del món de les dades obertes enllaçades en l'àmbit de l'educació. Hem revisat tant les aplicacions que van dirigides a implementar aquestes tecnologies en els repositoris de dades existents (pàgines web, repositoris d'objectes educacionals, repositoris de cursos i programes educatius) com a ser suport de nous paradigmes dins del món de l'educació.