Genetic algorithm, MIP and improvement heuristic applied to the MLCLP with backlogging

The present paper solves the multi-level capacitated lot sizing problem with backlogging (MLCLSPB) combining a genetic algorithm with the solution of mixed-integer programming models and the improvement heuristic fix and optimize. This approach is evaluated over sets of benchmark instances and compared to methods from literature. Computational results indicate competitive results applying the proposed method when compared with other literature approaches. © 2013 IEEE.

Binary Bat Algorithm for Feature Selection

Feature selection aims to find the most important information to save computational efforts and data storage. We formulated this task as a combinatorial optimization problem since the exponential growth of possible solutions makes an exhaustive search infeasible. In this work, we propose a new nature-inspired feature selection technique based on bats behavior, namely, binary bat algorithm The wrapper approach combines the power of exploration of the bats together with the speed of the optimum-path forest classifier to find a better data representation. Experiments in public datasets have shown that the proposed technique can indeed improve the effectiveness of the optimum-path forest and outperform some well-known swarm-based techniques. © 2013 Copyright © 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.

Local data fusion algorithm for fire detection through mobile robot

Multisensor data fusion is a technique that combines the readings of multiple sensors to detect some phenomenon. Data fusion applications are numerous and they can be used in smart buildings, environment monitoring, industry and defense applications. The main goal of multisensor data fusion is to minimize false alarms and maximize the probability of detection based on the detection of multiple sensors. In this paper a local data fusion algorithm based on luminosity, temperature and flame for fire detection is presented. The data fusion approach was embedded in a low cost mobile robot. The prototype test validation has indicated that our approach can detect fire occurrence. Moreover, the low cost project allow the development of robots that could be discarded in their fire detection missions. © 2013 IEEE.

BCS: A Binary Cuckoo Search algorithm for feature selection

Feature selection has been actively pursued in the last years, since to find the most discriminative set of features can enhance the recognition rates and also to make feature extraction faster. In this paper, the propose a new feature selection called Binary Cuckoo Search, which is based on the behavior of cuckoo birds. The experiments were carried out in the context of theft detection in power distribution systems in two datasets obtained from a Brazilian electrical power company, and have demonstrated the robustness of the proposed technique against with several others nature-inspired optimization techniques. © 2013 IEEE.

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.

Software for calculation of reservoir active capacity with the sequent-peak algorithm

It is presented a software developed with Delphi programming language to compute the reservoir's annual regulated active storage, based on the sequent-peak algorithm. Mathematical models used for that purpose generally require extended hydrological series. Usually, the analysis of those series is performed with spreadsheets or graphical representations. Based on that, it was developed a software for calculation of reservoir active capacity. An example calculation is shown by 30-years (from 1977 to 2009) monthly mean flow historical data, from Corrente River, located at São Francisco River Basin, Brazil. As an additional tool, an interface was developed to manage water resources, helping to manipulate data and to point out information that it would be of interest to the user. Moreover, with that interface irrigation districts where water consumption is higher can be analyzed as a function of specific seasonal water demands situations. From a practical application, it is possible to conclude that the program provides the calculation originally proposed. It was designed to keep information organized and retrievable at any time, and to show simulation on seasonal water demands throughout the year, contributing with the elements of study concerning reservoir projects. This program, with its functionality, is an important tool for decision making in the water resources management.

A wrapper approach for feature selection based on Bat Algorithm and Optimum-Path Forest

Besides optimizing classifier predictive performance and addressing the curse of the dimensionality problem, feature selection techniques support a classification model as simple as possible. In this paper, we present a wrapper feature selection approach based on Bat Algorithm (BA) and Optimum-Path Forest (OPF), in which we model the problem of feature selection as an binary-based optimization technique, guided by BA using the OPF accuracy over a validating set as the fitness function to be maximized. Moreover, we present a methodology to better estimate the quality of the reduced feature set. Experiments conducted over six public datasets demonstrated that the proposed approach provides statistically significant more compact sets and, in some cases, it can indeed improve the classification effectiveness. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

OPUS: interactive software for solving linear programming models using the simplex algorithm

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Comparison between known propagation models using least squares tuning algorithm on 5.8 GHz in Amazon region cities

ABSTRACT: This paper presents a performance comparison between known propagation Models through least squares tuning algorithm for 5.8 GHz frequency band. The studied environment is based on the 12 cities located in Amazon Region. After adjustments and simulations, SUI Model showed the smaller RMS error and standard deviation when compared with COST231-Hata and ECC-33 models.

Simultaneous spectrometric determination of Cu2+, Mn2+ and Zn2+ in polivitaminic/polimineral drug using SPA and GA algorithms for variable selection

Este artigo apresenta uma aplicação do método para determinação espectrofotométrica simultânea dos íons divalentes de cobre, manganês e zinco à análise de medicamento polivitamínico/polimineral. O método usa 4-(2-piridilazo) resorcinol (PAR), calibração multivariada e técnicas de seleção de variáveis e foi otimizado o empregando-se o algoritmo das projeções sucessivas (APS) e o algoritmo genético (AG), para escolha dos comprimentos de onda mais informativos para a análise. Com essas técnicas, foi possível construir modelos de calibração por regressão linear múltipla (RLM-APS e RLM-AG). Os resultados obtidos foram comparados com modelos de regressão em componentes principais (PCR) e nos mínimos quadrados parciais (PLS). Demonstra-se a partir do erro médio quadrático de previsão (RMSEP) que os modelos apresentam desempenhos semelhantes ao prever as concentrações dos três analitos no medicamento. Todavia os modelos RLM são mais simples pois requerem um número muito menor de comprimentos de onda e são mais fáceis de interpretar que os baseados em variáveis latentes.

Flow-batch analyser for preparation of calibration standard mixtures in simultaneous multicomponent spectrometric analysis

ABSTRACT: The application of multivariate calibration techniques to multicomponent analysis by UV-VIS molecular absorption spectrometry is a powerful tool for simultaneous determination of several chemical species. However, when this methodology is accomplished manually, it is slow and laborious, consumes high amounts of reagents and samples, is susceptible to contaminations and presents a high operational cost. To overcome these drawbacks, a flow-batch analyser is proposed in this work. This analyser was developed for automatic preparation of standard calibration and test (or validation) mixtures. It was applied to the simultaneous determination of Cu²⁺, Mn²⁺ and Zn²⁺ in polyvitaminic and polymineral pharmaceutical formulations, using 4-(2-piridilazo) resorcinol as reagent and a UV-VIS spectrophotometer with a photodiode array detector. The results obtained with the proposed system are in good agreement with those obtained by flame atomic absorption spectrometry, which was employed as reference method. With the proposed analyser, the preparation of calibration and test mixtures can be accomplished about four hours, while the manual procedure requires at least two days. Moreover, it consumes smaller amounts of reagents and samples than the manual procedure. After the preparation of calibration and test mixtures, 60 samples^-1 can be carried out with the proposed flow-batch analyser.

Modelagem sísmica e inversão na presença de anisotropia

A necessidade da adoção de modelos elásticos anisotrópicos, no contexto da sísmica de exploração, vem crescendo com o advento de novas técnicas de aquisição de dados como VSP, walkway VSP, tomografia poço a poço e levantamentos sísmicos com grande afastamento. Meios anisotrópicos, no contexto da sísmica de exploração, são modelos efetivos para explicar a propagação de ondas através de meios que apresentam padrões de heterogeneidade em escala muito menor que o comprimento de onda das ondas sísmicas. Particularmente, estes modelos são muito úteis para explicar o dado sísmico mais robusto que são as medidas de tempo de trânsito. Neste trabalho, são investigados aspectos da propagação de ondas, traçado de raios e inversão de tempos de trânsito em meios anisotrópicos. É estudada a propagação de ondas SH em meios anisotrópicos estratificados na situação mais geral onde estas ondas podem ocorrer, ou seja, em meios monoclínicos com um plano vertical de simetria especular. É mostrado que o campo de ondas SH refletido a partir de um semi-espaço estratificado, não apresenta qualquer informação sobre a possível presença de anisotropia em subsuperfície. São apresentados métodos simples e eficientes para o traçado de raios em 3D através de meios anisotrópicos estratificados, baseados no princípio de Fermat. Estes métodos constituem o primeiro passo para o desenvolvimento de algoritmos de inversão de tempos de trânsito para meios anisotrópicos em 3D, a partir de dados de VSP e walkaway VSP. Esta abordagem é promissora para determinação de modelos de velocidade, que são necessários para migração de dados sísmicos 3D na presença de anisotropia. É efetuada a análise da inversão tomográfica não linear, para meios estratificados transversalmente isotrópicos com um eixo de simetria vertical(TIV). As limitações dos dados de tempo de trânsito de eventos qP para determinação das constantes elásticas, são estabelecidas e caracterizados os efeitos da falta de cobertura angular completa na inversão tomográfica. Um algoritmo de inversão foi desenvolvido e avaliado em dados sintéticos. A aplicação do algoritmo a dados reais demonstra a consistência de meios TIV. Esta abordagem é útil para casos onde há informação a priori sobre a estratificação quase plana das formações e onde os próprios dados do levantamento poço a poço apresentam um alto grau de simetria especular em relação a um plano vertical. Também pode ser útil em interpretações preliminares, onde a estimativa de um meio estratificado, serve como modelo de fundo para se efetuar análises mais detalhadas, por exemplo, como um modelo de velocidades anisotrópico para migração, ou como um modelo de calibração para análises de AVO.

Simulação de perfis nucleares de poço em formações complexas

A identificação e descrição dos caracteres litológicos de uma formação são indispensáveis à avaliação de formações complexas. Com este objetivo, tem sido sistematicamente usada a combinação de ferramentas nucleares em poços não-revestidos. Os perfis resultantes podem ser considerados como a interação entre duas fases distintas: • Fase de transporte da radiação desde a fonte até um ou mais detectores, através da formação. • Fase de detecção, que consiste na coleção da radiação, sua transformação em pulsos de corrente e, finalmente, na distribuição espectral destes pulsos. Visto que a presença do detector não afeta fortemente o resultado do transporte da radiação, cada fase pode ser simulada independentemente uma da outra, o que permite introduzir um novo tipo de modelamento que desacopla as duas fases. Neste trabalho, a resposta final é simulada combinando soluções numéricas do transporte com uma biblioteca de funções resposta do detector, para diferentes energias incidentes e para cada arranjo específico de fontes e detectores. O transporte da radiação é calculado através do algoritmo de elementos finitos (FEM), na forma de fluxo escalar 2½-D, proveniente da solução numérica da aproximação de difusão para multigrupos da equação de transporte de Boltzmann, no espaço de fase, dita aproximação P₁, onde a variável direção é expandida em termos dos polinômios ortogonais de Legendre. Isto determina a redução da dimensionalidade do problema, tornando-o mais compatível com o algoritmo FEM, onde o fluxo dependa exclusivamente da variável espacial e das propriedades físicas da formação. A função resposta do detector NaI(Tl) é obtida independentemente pelo método Monte Carlo (MC) em que a reconstrução da vida de uma partícula dentro do cristal cintilador é feita simulando, interação por interação, a posição, direção e energia das diferentes partículas, com a ajuda de números aleatórios aos quais estão associados leis de probabilidades adequadas. Os possíveis tipos de interação (Rayleigh, Efeito fotoelétrico, Compton e Produção de pares) são determinados similarmente. Completa-se a simulação quando as funções resposta do detector são convolvidas com o fluxo escalar, produzindo como resposta final, o espectro de altura de pulso do sistema modelado. Neste espectro serão selecionados conjuntos de canais denominados janelas de detecção. As taxas de contagens em cada janela apresentam dependências diferenciadas sobre a densidade eletrônica e a fitologia. Isto permite utilizar a combinação dessas janelas na determinação da densidade e do fator de absorção fotoelétrico das formações. De acordo com a metodologia desenvolvida, os perfis, tanto em modelos de camadas espessas quanto finas, puderam ser simulados. O desempenho do método foi testado em formações complexas, principalmente naquelas em que a presença de minerais de argila, feldspato e mica, produziram efeitos consideráveis capazes de perturbar a resposta final das ferramentas. Os resultados mostraram que as formações com densidade entre 1.8 e 4.0 g/cm³ e fatores de absorção fotoelétrico no intervalo de 1.5 a 5 barns/e^-, tiveram seus caracteres físicos e litológicos perfeitamente identificados. As concentrações de Potássio, Urânio e Tório, puderam ser obtidas com a introdução de um novo sistema de calibração, capaz de corrigir os efeitos devidos à influência de altas variâncias e de correlações negativas, observadas principalmente no cálculo das concentrações em massa de Urânio e Potássio. Na simulação da resposta da sonda CNL, utilizando o algoritmo de regressão polinomial de Tittle, foi verificado que, devido à resolução vertical limitada por ela apresentada, as camadas com espessuras inferiores ao espaçamento fonte - detector mais distante tiveram os valores de porosidade aparente medidos erroneamente. Isto deve-se ao fato do algoritmo de Tittle aplicar-se exclusivamente a camadas espessas. Em virtude desse erro, foi desenvolvido um método que leva em conta um fator de contribuição determinado pela área relativa de cada camada dentro da zona de máxima informação. Assim, a porosidade de cada ponto em subsuperfície pôde ser determinada convolvendo estes fatores com os índices de porosidade locais, porém supondo cada camada suficientemente espessa a fim de adequar-se ao algoritmo de Tittle. Por fim, as limitações adicionais impostas pela presença de minerais perturbadores, foram resolvidas supondo a formação como que composta por um mineral base totalmente saturada com água, sendo os componentes restantes considerados perturbações sobre este caso base. Estes resultados permitem calcular perfis sintéticos de poço, que poderão ser utilizados em esquemas de inversão com o objetivo de obter uma avaliação quantitativa mais detalhada de formações complexas.

Development of computational 3D MoM algorithm for nanoplasmonics

In this paper, we present an algorithm for full-wave electromagnetic analysis of nanoplasmonic structures. We use the three-dimensional Method of Moments to solve the electric field integral equation. The computational algorithm is developed in the language C. As examples of application of the code, the problems of scattering from a nanosphere and a rectangular nanorod are analyzed. The calculated characteristics are the near field distribution and the spectral response of these nanoparticles. The convergence of the method for different discretization sizes is also discussed.

Amostragem de sólidos em espectrometria de absorção atômica de fonte contínua com alta resolução: análise de plantas medicinais

Pós-graduação em Química - IQ