A hybrid image restoration algorithm based on Projections onto Convex Sets and Harmony Search

Image restoration is a research field that attempts to recover a blurred and noisy image. Since it can be modeled as a linear system, we propose in this paper to use the meta-heuristics optimization algorithm Harmony Search (HS) to find out near-optimal solutions in a Projections Onto Convex Sets-based formulation to solve this problem. The experiments using HS and four of its variants have shown that we can obtain near-optimal and faster restored images than other evolutionary optimization approach. © 2013 IEEE.

Basic ingredients for mathematical modeling of tumor growth in vitro: Cooperative effects and search for space

Based on the literature data from HT-29 cell monolayers, we develop a model for its growth, analogous to an epidemic model, mixing local and global interactions. First, we propose and solve a deterministic equation for the progress of these colonies. Thus, we add a stochastic (local) interaction and simulate the evolution of an Eden-like aggregate by using dynamical Monte Carlo methods. The growth curves of both deterministic and stochastic models are in excellent agreement with the experimental observations. The waiting times distributions, generated via our stochastic model, allowed us to analyze the role of mesoscopic events. We obtain log-normal distributions in the initial stages of the growth and Gaussians at long times. We interpret these outcomes in the light of cellular division events: in the early stages, the phenomena are dependent each other in a multiplicative geometric-based process, and they are independent at long times. We conclude that the main ingredients for a good minimalist model of tumor growth, at mesoscopic level, are intrinsic cooperative mechanisms and competitive search for space. © 2013 Elsevier Ltd.

Programação de horários usando um algoritmo de busca em vizinhança variável

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Um método previsor-corretor primal-dual de pontos interiores barreira logarítmica modificada, com estratégias de convergência global e de ajuste cúbico, para problemas de programação não-linear e não-convexa

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento e validação de método de análise por cromatografia gasosa para metabólitos polares de folhas de cana-de-açúcar e aplicação na avaliação da influência do teor de 'CO IND. 2' atmosférico na composição de metabólitos polares de cana-de-açucar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Otimização multiobjetivo na análise da integração de geração distribuída às redes de distribuição

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Um método para determinação de pontos de operação com diversidade em linha digital de assinante usando balanceamento de espectro e algoritmo evolucionário

Este trabalho apresenta um método para encontrar um conjunto de pontos de operação, os quais são ótimos de Pareto com diversidade, para linhas digitais de assinante (DSL - digital subscriber line). Em diversos trabalhos encontrados na literatura, têm sido propostos algoritmos para otimização da transmissão de dados em linhas DSL, que fornecem como resultado apenas um ponto de operação para os modems. Esses trabalhos utilizam, em geral, algoritmos de balanceamento de espectro para resolver um problema de alocação de potência, o que difere da abordagem apresentada neste trabalho. O método proposto, chamado de diverseSB , utiliza um processo híbrido composto de um algoritmo evolucionário multiobjetivo (MOEA - multi-objective evolutionary algorithm), mais precisamente, um algoritmo genético com ordenamento por não-dominância (NSGA-II - Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II), e usando ainda, um algoritmo de balanceamento de espectro. Os resultados obtidos por simulações mostram que, para uma dada diversidade, o custo computacional para determinar os pontos de operação com diversidade usando o algoritmo diverseSB proposto é muito menor que métodos de busca de “força bruta”. No método proposto, o NSGA-II executa chamadas ao algoritmo de balanceamento de espectro adotado, por isso, diversos testes envolvendo o mesmo número de chamadas ao algoritmo foram realizadas com o método diverseSB proposto e o método de busca por força bruta, onde os resultados obtidos pelo método diverseSB proposto foram bem superiores do que os resultados do método de busca por força bruta. Por exemplo, o método de força bruta realizando 1600 chamadas ao algoritmo de balanceamento de espectro, obtém um conjunto de pontos de operação com diversidade semelhante ao do método diverseSB proposto com 535 chamadas.

GAIA - Uma proposta de agente inteligente acoplado a algoritmos evolucionários para ajuste dinâmico de parâmetros através de conceitos de design inteligente e lógica fuzzy

Há muitos anos, técnicas de Computação Evolucionária vem sendo aplicadas com sucesso na solução dos mais variados tipos de problemas de otimização. Na constante procura pelo ótimo global e por uma melhor exploração da superfície de busca, as escolhas para ajustar estes métodos podem ser exponencialmente complexas e requerem uma grande quantidade de intervenção humana. Estes modelos tradicionais darwinianos apóiam-se fortemente em aleatoriedade e escolhas heurísticas que se mantém fixas durante toda a execução, sem que acompanhem a variabilidade dos indivíduos e as eventuais mudanças necessárias. Dadas estas questões, o trabalho introduz a combinação de aspectos da Teoria do Design Inteligente a uma abordagem hibrida de algoritmo evolucionário, através da implementação de um agente inteligente o qual, utilizando lógica fuzzy, monitora e controla dinamicamente a população e seis parâmetros definidos de uma dada execução, ajustando-os para cada situação encontrada durante a busca. Na avaliação das proposições foi construído um protótipo sobre a implementação de um algoritmo genético para o problema do caixeiro viajante simétrico aplicado ao cenário de distância por estradas entre as capitais brasileiras, o que permitiu realizar 580 testes, simulações e comparações entre diferentes configurações apresentadas e resultados de outras técnicas. A intervenção inteligente entrega resultados que, com sucesso em muitos aspectos, superam as implementações tradicionais e abrem um vasto espaço para novas pesquisas e estudos nos aqui chamados: “Algoritmos Evolucionários Híbridos Auto-Adaptáveis”, ou mesmo, “Algoritmos Evolucionários Não-Darwinianos”.

Métodos de otimização global aplicados na busca dos parâmetros SRC

O método de empilhamento por Superfície de Reflexão Comum (SRC) produz seções simuladas de afastamento nulo (AN) por meio do somatório de eventos sísmicos dos dados de cobertura múltipla contidos nas superfícies de empilhamento. Este método não depende do modelo de velocidade do meio, apenas requer o conhecimento a priori da velocidade próxima a superfície. A simulação de seções AN por este método de empilhamento utiliza uma aproximação hiperbólica de segunda ordem do tempo de trânsito de raios paraxiais para definir a superfície de empilhamento ou operador de empilhamento SRC. Para meios 2D este operador depende de três atributos cinemáticos de duas ondas hipotéticas (ondas PIN e N), observados no ponto de emergência do raio central com incidência normal, que são: o ângulo de emergência do raio central com fonte-receptor nulo (β₀) , o raio de curvatura da onda ponto de incidência normal (R_PIN) e o raio de curvatura da onda normal (R_N). Portanto, o problema de otimização no método SRC consiste na determinação, a partir dos dados sísmicos, dos três parâmetros (β₀, R_PIN, R_N) ótimos associados a cada ponto de amostragem da seção AN a ser simulada. A determinação simultânea destes parâmetros pode ser realizada por meio de processos de busca global (ou otimização global) multidimensional, utilizando como função objetivo algum critério de coerência. O problema de otimização no método SRC é muito importante para o bom desempenho no que diz respeito a qualidade dos resultados e principalmente ao custo computacional, comparado com os métodos tradicionalmente utilizados na indústria sísmica. Existem várias estratégias de busca para determinar estes parâmetros baseados em buscas sistemáticas e usando algoritmos de otimização, podendo estimar apenas um parâmetro de cada vez, ou dois ou os três parâmetros simultaneamente. Levando em conta a estratégia de busca por meio da aplicação de otimização global, estes três parâmetros podem ser estimados através de dois procedimentos: no primeiro caso os três parâmetros podem ser estimados simultaneamente e no segundo caso inicialmente podem ser determinados simultaneamente dois parâmetros (β₀, R_PIN) e posteriormente o terceiro parâmetro (R_N) usando os valores dos dois parâmetros já conhecidos. Neste trabalho apresenta-se a aplicação e comparação de quatro algoritmos de otimização global para encontrar os parâmetros SRC ótimos, estes são: Simulated Annealing (SA), Very Fast Simulated Annealing (VFSA), Differential Evolution (DE) e Controlled Rando Search - 2 (CRS2). Como resultados importantes são apresentados a aplicação de cada método de otimização e a comparação entre os métodos quanto a eficácia, eficiência e confiabilidade para determinar os melhores parâmetros SRC. Posteriormente, aplicando as estratégias de busca global para a determinação destes parâmetros, por meio do método de otimização VFSA que teve o melhor desempenho foi realizado o empilhamento SRC a partir dos dados Marmousi, isto é, foi realizado um empilhamento SRC usando dois parâmetros (β₀, R_PIN) estimados por busca global e outro empilhamento SRC usando os três parâmetros (β₀, R_PIN, R_N) também estimados por busca global.

Método heurístico para criação de linhas de trabalho em problemas de escalonamento de pessoal

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Global optimization using a genetic algorithm with hierarchically structured population

This paper applies a genetic algorithm with hierarchically structured population to solve unconstrained optimization problems. The population has individuals distributed in several overlapping clusters, each one with a leader and a variable number of support individuals. The hierarchy establishes that leaders must be fitter than its supporters with the topological organization of the clusters following a tree. Computational tests evaluate different population structures, population sizes and crossover operators for better algorithm performance. A set of known benchmark test problems is solved and the results found are compared with those obtained from other methods described in the literature, namely, two genetic algorithms, a simulated annealing, a differential evolution and a particle swarm optimization. The results indicate that the method employed is capable of achieving better performance than the previous approaches in regard as the two criteria usually employed for comparisons: the number of function evaluations and rate of success. The method also has a superior performance if the number of problems solved is taken into account. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Internal Combustion Engine's Throttle Control as a Motivational Theme for Teaching Microprocessors Systems Lab Classes

The increased fuel economy and driveability of modern internal combustion engine vehicles (ICEVs) are the result of the application of advanced digital electronics to control the operation of the internal combustion engine (ICE). Microprocessors (and micro controllers) play a key role in the engine control, by precisely controlling the amount of both air and fuel admitted into the cylinders. Air intake is controlled by utilizing a throttle valve equipped with a motor and gear mechanism as actuator, and a sensor enabling the measurement of the angular position of the blades. This paperwork presents a lab setup that allows students to control the throttle position using a microcontroller that runs a program developed by them. A commercial throttle body has been employed, whereas a power amplifier and a microcontroller board have been hand assembled to complete the experimental setup. This setup, while based in a high-tech, microprocessor-based solution for a real-world, engine operation optimization problem, has the potential to engage students around a hands-on multidisciplinary lab activity and ignite their interest in learning fundamental and advanced topics of microprocessors systems.

Discovering promising regions to help global numerical optimization algorithms

We have developed an algorithm using a Design of Experiments technique for reduction of search-space in global optimization problems. Our approach is called Domain Optimization Algorithm. This approach can efficiently eliminate search-space regions with low probability of containing a global optimum. The Domain Optimization Algorithm approach is based on eliminating non-promising search-space regions, which are identifyed using simple models (linear) fitted to the data. Then, we run a global optimization algorithm starting its population inside the promising region. The proposed approach with this heuristic criterion of population initialization has shown relevant results for tests using hard benchmark functions.

Methods to evaluate and strategies to improve the biocompatibility of dental materials and operative techniques

Objective. The general aim of this article is to describe the state-of-the-art of biocompatibility testing for dental materials, and present new strategies for improving operative dentistry techniques and the biocompatibility of dental materials as they relate to their interaction with the dentin-pulp complex.Methods. The literature was reviewed focusing on articles related to biocompatibilty testing, the dentin-pulp complex and new strategies and materials for operative dentistry. For this purpose, the PubMed database as well as 118 articles published in English from 1939 to 2014 were searched. Data concerning types of biological tests and standardization of in vitro and in vivo protocols employed to evaluate the cytotoxicity and biocompatibility of dental materials were also searched from the US Food and Drug Administration (FDA), International Standards Organization (ISO) and American National Standards Institute (ANSI).Results. While there is an ongoing search for feasible strategies in the molecular approach to direct the repair or regeneration of structures that form the oral tissues, it is necessary for professionals to master the clinical therapies available at present. In turn, these techniques must be applied based on knowledge of the morphological and physiological characteristics of the tissues involved, as well as the physical, mechanical and biologic properties of the biomaterials recommended for each specific situation. Thus, particularly within modern esthetic restorative dentistry, the use of minimally invasive operative techniques associated with the use of dental materials with excellent properties and scientifically proved by means of clinical and laboratory studies must be a routine for dentists. This professional and responsible attitude will certainly result in greater possibility of achieving clinical success, benefiting patients and dentists themselves.Signcance. This article provides a general and critical view of the relations that permeate the interaction between dental materials and the dentin-pulp complex, and establish real possibilities and strategies that favor biocompatibility of the present and new products used in Dentistry, which will certainly benefit clinicians and their patients. (C) 2014 Academy of Dental Materials. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Tempos, movimentos e qualidade da operação de colheita mecanizada de soja em função do formato de talhões

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV