Variable selection algorithm for the construction of MIMO operating point dependent neurofuzzy networks

An input variable selection procedure is introduced for the identification and construction of multi-input multi-output (MIMO) neurofuzzy operating point dependent models. The algorithm is an extension of a forward modified Gram-Schmidt orthogonal least squares procedure for a linear model structure which is modified to accommodate nonlinear system modeling by incorporating piecewise locally linear model fitting. The proposed input nodes selection procedure effectively tackles the problem of the curse of dimensionality associated with lattice-based modeling algorithms such as radial basis function neurofuzzy networks, enabling the resulting neurofuzzy operating point dependent model to be widely applied in control and estimation. Some numerical examples are given to demonstrate the effectiveness of the proposed construction algorithm.

Parameter estimation based on stacked regression and evolutionary algorithms

A new parameter-estimation algorithm, which minimises the cross-validated prediction error for linear-in-the-parameter models, is proposed, based on stacked regression and an evolutionary algorithm. It is initially shown that cross-validation is very important for prediction in linear-in-the-parameter models using a criterion called the mean dispersion error (MDE). Stacked regression, which can be regarded as a sophisticated type of cross-validation, is then introduced based on an evolutionary algorithm, to produce a new parameter-estimation algorithm, which preserves the parsimony of a concise model structure that is determined using the forward orthogonal least-squares (OLS) algorithm. The PRESS prediction errors are used for cross-validation, and the sunspot and Canadian lynx time series are used to demonstrate the new algorithms.

Data based constructive identification - overcoming the curse of dimensionality

The modelling of a nonlinear stochastic dynamical processes from data involves solving the problems of data gathering, preprocessing, model architecture selection, learning or adaptation, parametric evaluation and model validation. For a given model architecture such as associative memory networks, a common problem in non-linear modelling is the problem of "the curse of dimensionality". A series of complementary data based constructive identification schemes, mainly based on but not limited to an operating point dependent fuzzy models, are introduced in this paper with the aim to overcome the curse of dimensionality. These include (i) a mixture of experts algorithm based on a forward constrained regression algorithm; (ii) an inherent parsimonious delaunay input space partition based piecewise local lineal modelling concept; (iii) a neurofuzzy model constructive approach based on forward orthogonal least squares and optimal experimental design and finally (iv) the neurofuzzy model construction algorithm based on basis functions that are Bézier Bernstein polynomial functions and the additive decomposition. Illustrative examples demonstrate their applicability, showing that the final major hurdle in data based modelling has almost been removed.

Grey-box radial basis function modelling

A fundamental principle in data modelling is to incorporate available a priori information regarding the underlying data generating mechanism into the modelling process. We adopt this principle and consider grey-box radial basis function (RBF) modelling capable of incorporating prior knowledge. Specifically, we show how to explicitly incorporate the two types of prior knowledge: (i) the underlying data generating mechanism exhibits known symmetric property, and (ii) the underlying process obeys a set of given boundary value constraints. The class of efficient orthogonal least squares regression algorithms can readily be applied without any modification to construct parsimonious grey-box RBF models with enhanced generalisation capability.

Effects of 3-nitrooxypropanol on methane emission,digestion, and energy and nitrogen balance of lactating dairy cows

The objective was to measure effects of 3-nitrooxypropanol (3NP) on methane production of lactating dairy cows and any associated changes in digestion and energy and nitrogen metabolism. Six Holstein-Friesian dairy cows in mid-lactation were fed twice daily a total mixed ration with maize silage as the primary forage source. Cows received 1 of 3 treatments using an experimental design based on two 3 × 3 Latin squares with 5-wk periods. Treatments were a control placebo or 500 or 2,500 mg/d of 3NP delivered directly into the rumen, via the rumen fistula, in equal doses before each feeding. Measurements of methane production and energy and nitrogen balance were obtained during wk 5 of each period using respiration calorimeters and digestion trials. Measurements of rumen pH (48 h) and postprandial volatile fatty acid and ammonia concentrations were made at the end of wk 4. Daily methane production was reduced by 3NP, but the effects were not dose dependent (reductions of 6.6 and 9.8% for 500 and 2,500 mg/d, respectively). Dosing 3NP had a transitory inhibitory effect on methane production, which may have been due to the product leaving the rumen in liquid outflow or through absorption or metabolism. Changes in rumen concentrations of volatile fatty acids indicated that the pattern of rumen fermentation was affected by both doses of the product, with a decrease in acetate:propionate ratio observed, but that acetate production was inhibited by the higher dose. Dry matter, organic matter, acid detergent fiber, N, and energy digestibility were reduced at the higher dose of the product. The decrease in digestible energy supply was not completely countered by the decrease in methane excretion such that metabolizable energy supply, metabolizable energy concentration of the diet, and net energy balance (milk plus tissue energy) were reduced by the highest dose of 3NP. Similarly, the decrease in nitrogen digestibility at the higher dose of the product was associated with a decrease in body nitrogen balance that was not observed for the lower dose. Milk yield and milk fat concentration and fatty acid composition were not affected but milk protein concentration was greater for the higher dose of 3NP. Twice-daily rumen dosing of 3NP reduced methane production by lactating dairy cows, but the dose of 2,500 mg/d reduced rumen acetate concentration, diet digestibility, and energy supply. Further research is warranted to determine the optimal dose and delivery method of the product. Key words: 3-nitrooxypropanol, methane, digestion, rumen, dairy cow

Aplicação do modelo all-or-none em condições de aquisição de associação aos pares

O presente estudo teve por objetivo submeter a nova verificação experimental o modelo "all-or-none" de aprendizagem de pares-associados, em que as associações estímulo resposta são formadas inteiramente em uma única tentativa. Justifica o presente trabalho a necessidade de estudos na área da teoria da aprendizagem, a fim de fornecer subsídios para uma tecnologia educacional. A hipótese testada foi a de que a probabilidade de uma associação se efetuar é constante para qualquer número de treinos anteriores. Foram testados 100 sujeitos de classe de alfabetização, divididos em 5 grupos, com 5 níveis de reforçamentos e 5 grupos de itens. Foi usado um esquema de quadrados latinos, combinando três fatores em cinco níveis cada um: 1 - número de reforçamentos, 2 - grupo de itens e 3 - grupo de sujeitos. A análise dos resultados levou à aceitação da hipótese de que a aprendizagem é, em essência, all-or-none.

Estimativas de consumo do capim-elefante (Pennisetum purpureum Schum), fornecido picado para vacas lactantes utilizando a técnica do óxido crômico

O consumo de matéria seca (CMS) de vacas mestiças Holandês-Zebu, fistuladas no rúmen, em lactação, foi medido pela diferença de peso do alimento oferecido e das sobras e estimado com auxílio do óxido crômico (Cr2O3) pela produção fecal (PF) e indigestibilidade do alimento. O delineamento experimental foi em três quadrados latinos (3x3) e os tratamentos consistiram de capim-elefante cortado nas idades de 30, 45 e 60 dias. A digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) foi determinada nas amostras do capim-elefante e estimada a partir do consumo medido diretamente e pela produção fecal obtida com o Cr2O3. A produção fecal foi também calculada (PFc) a partir dos valores do consumo (direto) e da DIVMS e foi estimada pela relação do indicador administrado/indicador excretado. Foram observadas diferenças entre os CMS obtidos nas três idades de corte do capim-elefante pelos dois métodos avaliados. Os CMS médios obtidos pelo método direto foram de 8,00; 10,00 e 11,02 kg/vaca/dia, respectivamente, para o capim cortado com 30, 45 e 60 dias. Os CMS estimados com auxílio do Cr2O3 foram de 9,00; 11,10 e 12,00 kg/vaca/dia, para os mesmos tratamentos. As estimativas de consumo utilizando o Cr2O3 foram superestimadas em 9,25% em relação aos resultados obtidos pelo método direto.

Teores de proteína bruta para bovinos alimentados com feno de capim-tifton 85: parâmetros ruminais, eficiência de síntese microbiana e degradabilidade in situ

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Teores de proteína bruta para bovinos alimentados com feno de tifton 85: consumo e digestibilidades total e parcial

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cinética digestiva e eficiência de síntese de proteína microbiana em novilhos alimentados com farelo de girassol e diferentes fontes energéticas

Objetivou-se avaliar o efeito da substituição parcial do milho pela casca de soja e pelo farelo de gérmen de milho sobre a produção e eficiência de síntese de proteína microbiana e sobre as taxas de diluição e passagem ruminal. Foram utilizados três novilhos de corte, mestiços, canulados no rúmen e no duodeno, distribuídos em dois delineamentos em quadrado latino 3 x 3. As dietas experimentais, à base de silagem de milho (60%), apresentavam como fonte de proteína farelo de girassol e, como fonte de energia, milho (MI) ou sua substituição parcial pela casca de soja (CS) ou pelo farelo de gérmen de milho (FGM). Para o isolamento da massa microbiana, foram coletadas amostras de conteúdo ruminal às 3, 6, 9 e 12 horas após a alimentação. Utilizaram-se RNA como marcador microbiano e dicromato de sódio e Co-EDTA como indicadores das taxas de passagem e de diluição, respectivamente. A composição dos microrganismos ruminais não foi influenciada pelas dietas experimentais ou pelos horários de coleta. Não houve diferenças significativas no fluxo de matéria orgânica, carboidratos totais, nitrogênio e nitrogênio microbiano para o duodeno e na eficiência de síntese de proteína microbiana. As taxas de diluição foram semelhantes entre as dietas, com média de 13,4%/h. A taxa de passagem da silagem de milho mordentada foi menor, com tendência de menor taxa de passagem também para o farelo de girassol na dieta MI. A casca de soja e o farelo de gérmen de milho podem substituir parcialmente o milho, proporcionando ambiente ruminal adequado ao desenvolvimento da flora microbiana e conseqüente produção de proteína microbiana ruminal em novilhos confinados.

Taxa de passagem e parâmetros ruminais em bovinos suplementados com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da adição de enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre as taxas de passagem de partículas e de diluição e os parâmetros ruminais (pH e nitrogênio amoniacal) em animais consumindo dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) como volumoso. Oito bovinos com fístulas no rúmen e no duodeno foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, com os tratamentos distribuídos em esquema fatorial 2 x 2 (duas fontes de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático foi proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, sendo fornecido na proporção de 12 g/animal/dia, misturado à ração total. Para as taxas de passagem, foram utilizados como marcadores das fases sólida e líquida o cromo-mordente e o cobalto-EDTA, respectivamente. Não houve efeito das enzimas sobre o pH e as concentrações de N-NH3, que apresentaram médias de 6,5 e 22,10 mg/100 mL, respectivamente. A taxa de passagem de partículas no rúmen não foi influenciada pela suplementação enzimática, com médias de 3,4 e 3,0%/h para as dietas contendo silagem de milho e feno de tifton, respectivamente. A taxa de diluição aumentou de 10,07 para 11,84%/h com a adição de enzimas. A suplementação com enzimas fibrolíticas em dietas formuladas com silagem de milho e feno de tifton como volumoso praticamente não alterou os parâmetros avaliados.

Eficiência de síntese microbiana e atividade enzimática em bovinos submetidos à suplementação com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da suplementação com enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre a eficiência de síntese microbiana e a atividade enzimática da beta-1,4-endoglucanase (celulase) em animais consumindo dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) como volumoso. Oito bovinos com fístulas no rúmen e no duodeno foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, em esquema fatorial 2 x 2 (duas fontes de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático, proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, foi fornecido misturado à ração total na proporção de 12 g/animal/dia. A adição de enzimas às dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 aumentou a atividade da beta-1,4-endoglucanase no fluido ruminal. Não houve efeito das enzimas sobre a eficiência de síntese de proteína microbiana, o fluxo de nitrogênio microbiano (N-mic) e nitrogênio não-amoniacal (NNA), com valores médios de 31,8 e 33,9 g de N/kg de MODR; 0,40 e 0,41 g de N/Mcal de EDR; 78,2 e 52,5 g/dia; 89,6 e 76,3 g/dia, respectivamente, para as dietas contendo silagem de milho e feno de tifton. A adição de enzimas fibrolíticas não influenciou os parâmetros ruminais de bovinos alimentados com feno e silagem de milho.

Consumo e digestibilidade aparente total em bovinos sob suplementação com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da suplementação com enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre o consumo e a digestibilidade aparente total dos nutrientes de dietas compostas de silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) cortado aos 90 dias. Oito bovinos (340 kg de PV) fistulados no rúmen foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, em esquema fatorial 2 x 2 (fonte de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático testado foi proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, sendo fornecido na quantidade de 12 g/animal/dia, misturado à ração total. Não houve efeito da suplementação enzimática sobre o consumo de nutrientes para ambos os volumosos, porém, a adição de enzimas aumentou a digestibilidade total de FDN, FDA e CEL de 36,87; 36,21 e 46,89%, respectivamente, para 41,19; 40,01 e 50,46%, respectivamente.

Perfil fermentativo, estabilidade aeróbia e valor nutritivo de silagens de capim-marandu ensilado com aditivos

Com o objetivo de avaliar as perdas em silagem de capim-marandu produzidas com aditivos foram desenvolvidos dois experimentos. No experimento 1, objetivou-se conhecer o perfil de fermentação e a estabilidade aeróbia de quatro silagens: 1) forragem não tratada (Controle); 2) tratada com Lactobacillus plantarum e Propionibacterium; 3) tratada com Lactobacillus buchneri; e 4) tratada com 0,1% de benzoato de sódio. No experimento 2, foram utilizados nove novilhos castrados Nelore (PC de 350 ± 38,9 kg), alocados em três quadrados latinos 3 x 3 para avaliação do consumo e da digestibilidade das rações contendo 85,4% das seguintes silagens de capim-marandu: 1) controle; 2) controle com L. plantarum, Pediococcus acidilactici + enzimas fibrolíticas; e 3) tratamento 2 + L. buchneri. No experimento 1, as silagens apresentaram baixas recuperações de MS durante a fermentação (média de 86%) e os coeficientes de digestibilidade in vitro da matéria seca reduziram de 65,5% (momento da ensilagem) para 50,0% no 60º dia após o fechamento dos silos. No experimento 2, o valor médio de consumo das rações foi de 5,7 kg MS/dia (1,6% PC) e a digestibilidade de 51,6% e não diferiram entre as rações. As silagens apresentaram perdas acentuadas na fase fermentativa e o uso de aditivos não alterou essas perdas. A inoculação com bactérias não influenciou o consumo ou a digestibilidade das rações.

Influência do nitrogênio degradável no rúmen sobre a degradabilidade in situ, os parâmetros ruminais e a eficiência de síntese microbiana em novilhos alimentados com cana-de-açúcar

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)