Problemas de corte : métodos exactos y aproximados para formulaciones mono y multi-objetivo

Los problemas de corte y empaquetado son una familia de problemas de optimización combinatoria que han sido ampliamente estudiados en numerosas áreas de la industria y la investigación, debido a su relevancia en una enorme variedad de aplicaciones reales. Son problemas que surgen en muchas industrias de producción donde se debe realizar la subdivisión de un material o espacio disponible en partes más pequeñas. Existe una gran variedad de métodos para resolver este tipo de problemas de optimización. A la hora de proponer un método de resolución para un problema de optimización, es recomendable tener en cuenta el enfoque y las necesidades que se tienen en relación al problema y su solución. Las aproximaciones exactas encuentran la solución óptima, pero sólo es viable aplicarlas a instancias del problema muy pequeñas. Las heurísticas manejan conocimiento específico del problema para obtener soluciones de alta calidad sin necesitar un excesivo esfuerzo computacional. Por otra parte, las metaheurísticas van un paso más allá, ya que son capaces de resolver una clase muy general de problemas computacionales. Finalmente, las hiperheurísticas tratan de automatizar, normalmente incorporando técnicas de aprendizaje, el proceso de selección, combinación, generación o adaptación de heurísticas más simples para resolver eficientemente problemas de optimización. Para obtener lo mejor de estos métodos se requiere conocer, además del tipo de optimización (mono o multi-objetivo) y el tamaño del problema, los medios computacionales de los que se dispone, puesto que el uso de máquinas e implementaciones paralelas puede reducir considerablemente los tiempos para obtener una solución. En las aplicaciones reales de los problemas de corte y empaquetado en la industria, la diferencia entre usar una solución obtenida rápidamente y usar propuestas más sofisticadas para encontrar la solución óptima puede determinar la supervivencia de la empresa. Sin embargo, el desarrollo de propuestas más sofisticadas y efectivas normalmente involucra un gran esfuerzo computacional, que en las aplicaciones reales puede provocar una reducción de la velocidad del proceso de producción. Por lo tanto, el diseño de propuestas efectivas y, al mismo tiempo, eficientes es fundamental. Por esta razón, el principal objetivo de este trabajo consiste en el diseño e implementación de métodos efectivos y eficientes para resolver distintos problemas de corte y empaquetado. Además, si estos métodos se definen como esquemas lo más generales posible, se podrán aplicar a diferentes problemas de corte y empaquetado sin realizar demasiados cambios para adaptarlos a cada uno. Así, teniendo en cuenta el amplio rango de metodologías de resolución de problemas de optimización y las técnicas disponibles para incrementar su eficiencia, se han diseñado e implementado diversos métodos para resolver varios problemas de corte y empaquetado, tratando de mejorar las propuestas existentes en la literatura. Los problemas que se han abordado han sido: el Two-Dimensional Cutting Stock Problem, el Two-Dimensional Strip Packing Problem, y el Container Loading Problem. Para cada uno de estos problemas se ha realizado una amplia y minuciosa revisión bibliográfica, y se ha obtenido la solución de las distintas variantes escogidas aplicando diferentes métodos de resolución: métodos exactos mono-objetivo y paralelizaciones de los mismos, y métodos aproximados multi-objetivo y paralelizaciones de los mismos. Los métodos exactos mono-objetivo aplicados se han basado en técnicas de búsqueda en árbol. Por otra parte, como métodos aproximados multi-objetivo se han seleccionado unas metaheurísticas multi-objetivo, los MOEAs. Además, para la representación de los individuos utilizados por estos métodos se han empleado codificaciones directas mediante una notación postfija, y codificaciones que usan heurísticas de colocación e hiperheurísticas. Algunas de estas metodologías se han mejorado utilizando esquemas paralelos haciendo uso de las herramientas de programación OpenMP y MPI.

Contribución al estudio de las propiedades físicas de suelos ándicos de las Islas Canarias

En este trabajo se han estudiado las propiedades físicas más relevantes de una selección de Andisoles y suelos ándicos naturales y cultivados de las Islas Canarias: curvas características de retención de agua, conductividad hidráulica saturada, cambios de volumen asociados a variaciones de humedad (hinchamiento/retracción), comportamiento frente a los agentes dispersantes y efecto de las condiciones de salinidad/sodicidad en la permeabilidad de los suelos. Se han realizado tanto ensayos de laboratorio como de campo. Las propiedades ándicas están determinadas por silicatos de aluminio y oxihidróxidos de Fe y Al no cristalinos. Los resultados reflejan la influencia relativa de las propiedades ándicas frente a los minerales de arcilla en las propiedades físicas de los suelos, así como su respuesta particular a las prácticas de manejo. Se han evaluado los mecanismos implicados en la pérdida de estabilidad estructural y permeabilidad en relación a la sodificación y contenido en materiales amorfos. Se han obtenido relaciones destacadas entre los parámetros indicadores de los componentes amorfos y las características de retención de agua, permeabilidad y resistencia a la dispersión y se ha puesto de manifiesto el efecto estabilizante de las propiedades ándicas frente a la sodificación, por lo que se sugiere la utilización de las propiedades ándicas o indicadoras de las mismas, en los análisis de rutina y en los sistemas de capacidad de uso y aprovechamiento del suelo.

Descripción de la selección y uso del hábitat de los zifios de Blainville (Mesoplodon densirostris) y de Cuvier (Ziphius cavirostris) en la isla de El Hierro : propuestas de conservación

Los principales avances metodológicos que aporta la presente tesis son los siguientes: I. El análisis y cuantificación de los ecos generados por los chasquidos de ecolocalización emitidos por los zifios, al reflejarse en el fondo marino y en organismos en la columna de agua, registrados en marcas DTAG. Estos ecos permiten describir de forma simultánea el entorno biofísico que rodea a los zifios, según las capacidades sensoriales de los propios animales, mientras se alimentan, contribuyendo a interpretar de forma única las decisiones de estos depredadores marinos en el contexto de su hábitat. II. El desarrollo de una modificación a los métodos analíticos ¿Distance¿ tradicionales, para estudiar el efecto de la profundidad sobre la distribución de los zifios en El Hierro, a partir de datos de avistamientos realizados desde un punto fijo en tierra. III. El uso de una serie de sistemas autónomos de grabación DMON colocados en boyas de deriva para realizar un muestreo acústico estratificado y estudiar la selección del hábitat de los zifios en El Hierro. Las principales contribuciones científicas que aporta la presente tesis son las siguientes: I. La colocación de 14 marcas acústicas no invasivas DTAG a zifios de Blainville, para el estudio de su comportamiento de buceo, alimentación y comunicación social. El análisis de los registros acústicos muestra lo siguiente: i) Los zifios de Blainville se alimentan en aguas mesopelágicas y bentopelágicas profundas, a distancias de tan solo cinco m del fondo marino. La caza se produce siempre a profundidades mayores de 200 m y principalmente entre 500 y 900 m. La alimentación bentopelágica se da a lo largo de toda la columna de agua (385-1326 m) y predomina a profundidades por debajo de la capa de reflexión profunda. La alimentación mesopelágica se da principalmente en los niveles medios e inferiores de esta capa, coincidiendo con la capa del mínimo de oxígeno, y se adapta solo parcialmente a las migraciones circadianas de ésta. De noche estos zifios comienzan a alimentarse a una profundidad media de 258 m (168-873) y de día a 479 m (276-589). ii) La estrategia de estos zifios parece dirigida a explotar presas profundas distribuidas en estratos verticales estables y posiblemente con una capacidad de movimiento limitada en relación a un depredador que respira aire. Ello les permite mantenerse dedicando tan solo un 18 % de su tiempo en la obtención de alimento, pero por otro lado, requiere de la captura de un gran número de presas por inmersión y por tanto implica realizar inmersiones de larga duración. En ellas estos cetáceos de mediano tamaño corporal desafían sus límites de buceo aeróbico y presumiblemente precisan de largos periodos de recuperación que representan en torno al 64 % del tiempo en su ciclo de buceo. iii) La comunicación mediada por vocalizaciones entre los zifios de Blainville se da exclusivamente a profundidad (> 170 m). Se han identificado dos tipos de sonidos aparentemente destinados a la comunicación social: ¿rasp¿, series rápidas de chasquidos de frecuencia modulada similares a los zumbidos pero con diferentes propiedades acústicas y contexto de emisión; y silbidos tonales cortos y con armónicos, con una frecuencia fundamental media de 12 kHz, que son emitidos a profundidades de hasta 900 m, las mayores registradas en cualquier animal. II. Se realizaron 1789 avistamientos de zifios desde tierra, cuya identificación específica fue confirmada en 859 casos desde una embarcación. La localización de los avistamientos fue utilizada para crear un modelo predictivo de la distribución de los zifios en superficie, en relación a la profundidad del fondo, utilizando un estimador de máxima verosimilitud. Los resultados muestran la preferencia de los zifios por distribuirse entre las cotas batimétricas de 500 y 1500 m, coincidiendo con el talud insular. III. La preferencia de los zifios por distribuirse en la zona del talud fue confirmada mediante un muestreo acústico estratificado. Se registraron 245 h de sonidos con sistemas autónomos de grabación DMON suspendidos a 200 m de profundidad desde boyas a la deriva, localizadas en cotas batimétricas entre 500 y 3000 m. La tasa de detección de chasquidos de zifios fue mayor sobre el talud respecto a la llanura abisal cercana. IV. La coincidencia de los resultados obtenidos con los métodos acústico y visual destaca la importancia del talud insular para la alimentación de los zifios en El Hierro. La consistencia de estos resultados en dos de las tres vertientes de la Isla justificó la extensión del modelo predictivo de distribución de las especies a todo el perímetro de El Hierro, que presenta unas características batimétricas similares, mediante el uso de sistemas de información geográfica. A ello se unió un modelado del alcance espacial de distintas fuentes de posible impacto antrópico, para diseñar con base científica una propuesta de Área Marina Protegida para zifios en El Hierro. El área propuesta se extiende hasta la cota batimétrica de 3000 m en torno a la Isla e incluye una zona de amortiguamiento hasta 50 nmi para fuentes intensas de sonido antrópico.

Variables cognitivas y motivacionales relacionadas con el nivel de riesgo y el comportamiento de delincuentes juveniles y adultos

La tasa de reincidencia general de la muestra objeto de estudio asciende al 23,8% . El tipo de delito por el que reinciden con mayor frecuencia corresponde a delitos contra la propiedad, pero cada vez hay más delitos contra la seguridad vial, lo que explica el alto porcentaje de multas. El porcentaje de reincidencia más alto se dio entre los menores de régimen semiabierto, obviamente mayor que entre los de libertad vigilada, pero curiosamente también mayor que los de régimen cerrado. Los menores con medidas diferentes tienen perfiles psicológicos distintos. Las variables con mayor capacidad para predecir la reincidencia de los menores, entre las estudiadas, son la conducta institucional y la actitud antisocial. La motivación hacia la formación y la orientación al futuro se relacionan con la asistencia al programa pero no alcanzan la significación estadística. El PPS-VCJ tuvo efecto sobre la conducta institucional y la actitud antisocial pero no alcanzan la significación estadística respecto a la reincidencia. La mayor dificultad encontrada por los profesionales que aplican el programa es el solapamiento con las actividades programas por el centro. Como conclusiones del segundo estudio se puede decir que los delincuentes con antecedentes tienden a mostrar un mayor Fatalismo y Búsqueda de sensaciones y una menor Auto-regulación, así como una menor motivación y puntuaciones más altas en los estilos de pensamiento criminal. Los estilos de pensamiento criminal permiten diferenciar entre delincuentes violentos y no violentos. Los participantes con antecedentes violentos o que cumplen condenas por delitos violentos muestran una conducta institucional más disruptiva que los que no violentos. Los participantes con antecedentes y que han cometido delitos violentos puntúan más alto en psicopatía, estilo de vida criminal y factores de riesgo. A medida que el nivel de riesgo es mayor, el estilo de vida es más criminal y la puntuación en psicopatía más alta. El nivel de riesgo se relaciona con las actitudes ante la vida, la motivación y los estilos de pensamiento criminal. Como aportaciones, se pueden reseñar que esta investigación se ha realizado incorporando principios teóricos y empíricos provenientes del RNR y del GLM y que los resultados muestran que los factores de riesgo y los factores motivacionales se relacionan entre sí. En segundo lugar, los resultados del PPS-VCJ han mostrado que la falta de integridad, la escasa asistencia a las sesiones de una parte de los menores, condicionan los resultados de su aplicación. Ello refuerza la idea de Hollin (2008) cuando señala que para que una intervención tanto con menores como con adultos, sea eficaz no sólo ha de poseer las características que se desprenden de la investigación científica sino que ha de ser aplicada con integridad. Tal y como señaló Andrews (2006) , de lo que se trata es que la intención de tratamiento de los responsables políticos y de gestión y el tratamiento recibido por los usuarios sean una misma cosa. Por último, señalar que en esta tesis se ha visto que aquellos jóvenes más capaces de mirar al futuro se implican con más frecuencia en conductas que, de persistir en el tiempo, les ayudarían a no reincidir. Asimismo, los adultos privados de libertad durante períodos largos, prescinden del tiempo, y se muestran mayoritariamente más auto-regulados. Son los que puntúan más en riesgo los que se muestran más fatalistas y más propensos a la búsqueda de sensaciones.