Spectral and dynamical invariants in a complete clustered network

The main result of this work is a new criterion for the formation of good clusters in a graph. This criterion uses a new dynamical invariant, the performance of a clustering, that characterizes the quality of the formation of clusters. We prove that the growth of the dynamical invariant, the network topological entropy, has the effect of worsening the quality of a clustering, in a process of cluster formation by the successive removal of edges. Several examples of clustering on the same network are presented to compare the behavior of other parameters such as network topological entropy, conductance, coefficient of clustering and performance of a clustering with the number of edges in a process of clustering by successive removal.

Nonautonomous Graphs and Topological Entropy of Nonautonomous Lorenz Systems

In this work, we associate a p-periodic nonautonomous graph to each p-periodic nonautonomous Lorenz system with finite critical orbits. We develop Perron-Frobenius theory for nonautonomous graphs and use it to calculate their entropy. Finally, we prove that the topological entropy of a p-periodic nonautonomous Lorenz system is equal to the entropy of its associated nonautonomous graph.

Avaliação dos ajustes posturais em indivíduos com instabilidade funcional do tornozelo

Introdução:O Controlo Postural é um processo neural complexo envolvido na organização da estabilidade e orientação da posição do corpo no espaço. A Instabilidade Funcional (IF) do tornozelo é descrita como uma perceção subjetiva de instabilidade articular, que afeta o controlo postural. Apesar de vários estudos terem investigado os fatores inerentes à IF ainda existe inconsistência nos resultados da literatura sobre os mecanismos envolvidos nesta. Objetivo (s):avaliar os ajustes posturais envolvidos na resposta a uma perturbação externa realizada de forma previsível e imprevisível em indivíduos com IF. Métodos:Estudo observacional analítico transversal, teve uma amostra de 20 indivíduos, que foram divididos em grupo com IF e grupo de controlo. Foi recolhida atividade eletromiográfica bilateral dos músculos longo e curto peroneal (PL e PC), tibial anterior (TA) e solear (SOL) associado a uma perturbação externa aplicada de forma previsível e imprevisível. Os ajustes posturais foram avaliados através da análise do início da atividade muscular, da magnitude global dos ajustes posturais compensatórios e antecipatórios e magnitude das respostas de curta e média latência Resultados: Na perturbação imprevisível não se verificaram diferenças significativas no início da atividade muscular (p>0,05). Enquanto na magnitude das respostas de curta e média latência verificou-se diferenças nos músculos TA (Ia,p=0,000; II, p=0,011), CP (Ia,p=0,029; II, p=0,001) e LP (Ia, p=0,030) entre o membro com IF e o controlo e no LP (II, p=0,011) entre o membro sem IF do grupo com IF e o controlo. Na perturbação previsível observaram-se diferenças nos ajustes posturais antecipatórios (APA) dos músculos TA (p=0,006) e LP (p=0,020) entre o membro sem IF do grupo com IF e o controlo. Conclusão: Os indivíduos com IF apresentam défices na magnitude das respostas de média e curta latência numa perturbação imprevisível e nos APA na perturbação previsível.

Leis de potência em economia e finanças

Nesta dissertação aborda-se a aplicação de Leis de Potência (LPs), também designadas de Leis de Pareto ou Leis de Zipf, a dados económicos. As LPs são distribuições estatísticas amplamente usadas na compreensão de sistemas naturais e artificiais. O aparecimento das LPs deve-se a Vilfredo Pareto que, no século XIX, publicou o manual de economia política,“Cours d’Economie Politique”. Nesse manual refere que grande parte da economia mundial segue uma LP, em que 20% da população reúne 80% da riqueza do país. Esta propriedade carateriza uma variável que segue uma distribuição de Pareto (ou LP). Desde então, as LPs foram aplicadas a outros fenómenos, nomeadamente a ocorrência de palavras em textos, os sobrenomes das pessoas, a variação dos rendimentos pessoais ou de empresas, o número de vítimas de inundações ou tremores de terra, os acessos a sítios da internet, etc. Neste trabalho, é estudado um conjunto de dados relativos às fortunas particulares ou coletivas de pessoas ou organizações. Mais concretamente são analisados dados recolhidos sobre as fortunas das mulheres mais ricas do mundo, dos homens mais ricos no ramo da tecnologia, das famílias mais ricas, das 20 mulheres mais ricas da América, dos 400 homens mais ricos da América, dos homens mais ricos do mundo, dos estabelecimentos mais ricos do mundo, das empresas mais ricas do mundo e dos países mais ricos do mundo, bem como o valor de algumas empresas no mercado de ações. Os resultados obtidos revelam uma boa aproximação de parte desses dados a uma LP simples e uma boa aproximação pelos restantes dados a uma LP dupla. Observa-se, assim, diferenciação na forma de crescimento das fortunas nos diferentes casos estudados. Como trabalho futuro, procurar-se-á analisar estes e outros dados, utilizando outras distribuições estatísticas, como a exponencial ou a lognormal, que possuem comportamentos semelhantes à LP, com o intuito de serem comparados os resultados. Um outro aspeto interessante será o de encontrar a explicação analítica para as vantagens da aproximação de dados económicos por uma LP simples vs por uma LP dupla.

Avaliação da efectividade de uma intervenção em psiquiatria de ligação na doença coronária aguda

RESUMO: Várias intervenções psiquiátricas e psicossociais têm demonstrado ser eficazes na redução da depressão e da ansiedade em indivíduos que sofreram um acidente coronário agudo. A possiblidade de modificarem a evolução da doença coronária e de reduzirem a mortalidade cardíaca continua, no entanto, por comprovar. Este estudo teve como principal objectivo avaliar a efectividade de uma intervenção de Psiquiatria de Ligação (PL) em doentes com cardiopatia isquémica aguda. Métodos: um grupo inicial de 129 doentes consecutivos, internados por Enfarte Agudo do Miocárdio (EAM) ou Angina Instável, numa unidade de cuidados intensivos foi avaliado com a Hospital Anxiety e Depression Scale (HADS). Os doentes que apresentaram uma pontuação ≥8 nas subescalas da Depressão ou da Ansiedade (n=72) foram aleatoriamente distribuídos por grupo de intervenção (GI) (n=37) e grupo de controlo (GC) (n=35). O GI foi sujeito a uma intervenção de PL, realizada durante o período hospitalar, que se iniciou nos primeiros dias de internamento e consistiu em pelo menos 3 sessões individuais (incluindo avaliação psiquiátrica, psicoterapia de suporte, intervenção psicoeducativa e medicação, quando necessário). A sessão pré-alta envolveu o cônjuge e abordou a modificação de comportamentos de risco, a adesão terapêutica e o regresso ao trabalho. O GC recebeu os cuidados habituais da unidade de internamento. Todos os doentes completaram uma entrevista inicial para avaliação do estado cognitivo (Mini Mental State Examination – MMSE), do ajustamento social (Social Problems Questionnaire – SPQ) e de aspectos sociodemográfi cos e clínicos. Os doentes foram reavaliados antes da alta, aos 45 dias, 3 e 6 meses com a HADS, o SPQ e ainda com o Nottingham Health Profi le (NHP) para avaliação da qualidade de vida. No follow-up de 6 meses foi colhida informação sobre sobrevivência, número e duração de reinternamentos, número de dias de baixa e regresso ao trabalho. Resultados: na amostra de 129 doentes avaliados no início do internamento, 20,9% apresentavam níveis de depressão ≥8 na subescala da Depressão (HADS), 53,5% níveis de ansiedade ≥8 na subescala da Ansiedade (HADS) e 9,3% perturbações cognitivas (MMSE). A avaliação longitudinal desta amostra mostrou que os níveis de depressão, inicialmente baixos, aumentaram nos 45 dias após o internamento, para depois diminuírem até ao fi nal do follow-up. Os níveis de ansiedade, que eram inicialmente altos, aumentaram nos 45 dias seguintes e antiveram- se estáveis, mas altos, até ao fi m do estudo. O GI apresentou uma pontuação média na subescala da depressão signifi cativamente inferior à do GC no follow-up de 6 meses (5,8±4,1 no GI vs. 7,9±4,3 no GC, p=0,04). O número de doentes deprimidos foi signifi cativamente menor no GI nas avaliações realizadas aos 3 meses (11 vs. 18 no GC, p=0,04) e aos 6 meses (12 vs. 18 no GC, p= 0,05). O mesmo aconteceu com o número de doentes ansiosos aos 3 meses (15 no GI vs. 23 no GC, p=0,01). As dimensões do NHP “Isolamento social” aos 45 dias e “Reacção emocional” aos 45 dias e aos 3 meses, bem como a qualidade de vida geral (NHP 2ª parte) aos 3 meses, mostraram melhoria signifi cativa no grupo de intervenção. Embora a intervenção tenha reduzido o nível médio da ansiedade nas várias avaliações após a alta, esta redução não atingiu signifi cância estatística. A intervenção realizada não teve impacto na mortalidade ou nas variáveis relacionadas com a evolução da doença cardíaca no período do follow-up. Conclusões: Os resultados do presente estudo mostram a alta prevalência de depressão e de ansiedade após um acidente coronário agudo e a manutenção de níveis altos de ansiedade nos 6 meses seguintes. Os resultados comprovam também a efectividade de uma intervenção em PL no tratamento da depressão e da ansiedade em doentes que sofreram um acidente coronário agudo. Estes resultados apontam para a necessidade de desenvolvimento de programas de PL para este tipo de doentes, tanto no hospital geral como nos cuidados de saúde primários. Sugerem ainda a necessidade de desenvolvimento de investigação que permita estabelecer o impacto específi co dos diversos tipos de intervenção, assim como compreender os mecanismos subjacentes à associação da depressão e da ansiedade com a doença coronária.----------ABSTRACT:Different types of psychiatric and psychochosocial interventions have proven effi cacy in decreasing anxiety and depression in coronary heart disease. There is, however, an ongoing discussion about the impact these interventions may have on the clinical outcome and on cardiac mortality. The main objective of the current study was to evaluate the effectiveness of a consultation liaison psychiatry (CL) intervention on a group of patients admitted with Myocardial Infarction or Unstable Angina, to a Coronary Care Unit. Methods: The study had a prospective, randomised, controlled design, with a 6-month follow-up. One hundred and twenty-nine consecutive patients were assessed during the first 48 hours of admission with the Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS). Those with a score of ≥8 on the Depression or the Anxiety subscales (n=72) were randomly allocated to intervention (n=37) and usual care (n=35). The CL intervention, started during the fi rst days of admission, had a minimum of 3 (60 minutes) sessions, and included a psychiatric evaluation, supportive psychotherapy, a psychoeducational intervention, when necessary, psychotropic drugs. The last session, shortly before discharge, included the spouse and was focused on compliance, modifi cation of behavioral risk factors, and possible diffi culties upon returning to work. Cognitive status (Mini-Mental State Examination - MMSE), social adjustment (Social Problems Questionnaire - SPQ), and demographic and clinical characteristics were also assessed at baseline. Patients were reassessed before discharge, and at 45 days, 3 and 6 months after admission with HADS, SPQ, and with Nottingham Health Profile (NHP) for quality of life. Survival, number of readmissions and days of readmission, number of sickleave days and return to work were assessed at six months. Results: The initial sample of 129 patients, presented a 20.9% prevalence of depressive symptoms, 53.5% of anxiety symptoms, and 9.3% of cognitive disorders. The longitudinal evaluation of this sample showed that the initially low levels of depression were increased 45 days later, and slowlly decreased afterwards till the 6-month follow-up. Initially high anxiety levels, somewhat decreased before discharge, had increased 45 days later, and stayed stable and high till the end of the study. The intervention group showed a signifi cantly lower depression mean score at 6 months (5.8±4.1 vs. 7.9±4.3 in the controls, p=0.04). The number of patients considered depressed was lower in the intervention group at 3(11 vs. 18 controls, p=0.04) and 6 months (12vs. 18 controls, p=0,05). The number of anxious patients was also lower in the intervention.

Sequencing cutting patterns with colored interval graphs

The problem addressed here originates in the industry of flat glass cutting and wood panel sawing, where smaller items are cut from larger items accordingly to predefined cutting patterns. In this type of industry the smaller pieces that are cut from the patterns are piled around the machine in stacks according to the size of the pieces, which are moved to the warehouse only when all items of the same size have been cut. If the cutting machine can process only one pattern at a time, and the workspace is limited, it is desirable to set the sequence in which the cutting patterns are processed in a way to minimize the maximum number of open stacks around the machine. This problem is known in literature as the minimization of open stacks (MOSP). To find the best sequence of the cutting patterns, we propose an integer programming model, based on interval graphs, that searches for an appropriate edge completion of the given graph of the problem, while defining a suitable coloring of its vertices.

Models and tools for value systems analysis in collaborative environments

Dissertation to obtain the degree of Doctor in Electrical and Computer Engineering, specialization of Collaborative Networks

Estimation of infection rate in epidemic models with multiple populations

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Matemática e Aplicações Especialização em Actuariado, Estatística e Investigação Operacional

Distribuições de eventos extremos e telecomunicações

As distribuições de Lei de Potência (PL Power Laws), tais como a lei de Pareto e a lei de Zipf são distribuições estatísticas cujos tamanhos dos eventos são inversamente proporcionais à sua frequência. Estas leis de potência são caracterizadas pelas suas longas caudas. Segundo Vilfredo Pareto (1896), engenheiro, cientista, sociólogo e economista italiano, autor da Lei de Pareto, 80% das consequências advêm de 20% das causas. Segundo o mesmo, grande parte da economia mundial segue uma determinada distribuição, onde 80% da riqueza mundial é detida por 20% da população ou 80% da poluição mundial é feita por 20% dos países. Estas percentagens podem oscilar nos intervalos [75-85] e [15-25]. A mesma percentagem poderá ser aplicada à gestão de tempo, onde apenas 20% do tempo dedicado a determinado assunto produzirá cerca de 80% dos resultados obtidos. A lei de Pareto, também designada de regra 80/20, tem aplicações nas várias ciências e no mundo físico, nomeadamente na biodiversidade. O número de ocorrências de fenómenos extremos, aliados ao impacto nas redes de telecomunicações nas situações de catástrofe, no apoio imediato às populações e numa fase posterior de reconstrução, têm preocupado cada vez mais as autoridades oficiais de protecção civil e as operadoras de telecomunicações. O objectivo é o de preparar e adaptarem as suas estruturas para proporcionar uma resposta eficaz a estes episódios. Neste trabalho estuda-se o comportamento de vários fenómenos extremos (eventos críticos) e aproximam-se os dados por uma distribuição de Pareto (Lei de Pareto) ou lei de potência. No final, especula-se sobre a influência dos eventos críticos na utilização das redes móveis. É fundamental que as redes móveis estejam preparadas para lidar com as repercussões de fenómenos deste tipo.

An agent-based evolutionary approach for manufacturing system layout design

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Brokerage Platform for Media Content Recommendation

Near real time media content personalisation is nowadays a major challenge involving media content sources, distributors and viewers. This paper describes an approach to seamless recommendation, negotiation and transaction of personalised media content. It adopts an integrated view of the problem by proposing, on the business-to-business (B2B) side, a brokerage platform to negotiate the media items on behalf of the media content distributors and sources, providing viewers, on the business-to-consumer (B2C) side, with a personalised electronic programme guide (EPG) containing the set of recommended items after negotiation. In this setup, when a viewer connects, the distributor looks up and invites sources to negotiate the contents of the viewer personal EPG. The proposed multi-agent brokerage platform is structured in four layers, modelling the registration, service agreement, partner lookup, invitation as well as item recommendation, negotiation and transaction stages of the B2B processes. The recommendation service is a rule-based switch hybrid filter, including six collaborative and two content-based filters. The rule-based system selects, at runtime, the filter(s) to apply as well as the final set of recommendations to present. The filter selection is based on the data available, ranging from the history of items watched to the ratings and/or tags assigned to the items by the viewer. Additionally, this module implements (i) a novel item stereotype to represent newly arrived items, (ii) a standard user stereotype for new users, (iii) a novel passive user tag cloud stereotype for socially passive users, and (iv) a new content-based filter named the collinearity and proximity similarity (CPS). At the end of the paper, we present off-line results and a case study describing how the recommendation service works. The proposed system provides, to our knowledge, an excellent holistic solution to the problem of recommending multimedia contents.

Double power laws, fractals and self-similarity

Power law (PL) distributions have been largely reported in the modeling of distinct real phenomena and have been associated with fractal structures and self-similar systems. In this paper, we analyze real data that follows a PL and a double PL behavior and verify the relation between the PL coefficient and the capacity dimension of known fractals. It is to be proved a method that translates PLs coefficients into capacity dimension of fractals of any real data.

Power Law Behavior and Self-similarity in Modern Industrial Accidents

Advances in technology have produced more and more intricate industrial systems, such as nuclear power plants, chemical centers and petroleum platforms. Such complex plants exhibit multiple interactions among smaller units and human operators, rising potentially disastrous failure, which can propagate across subsystem boundaries. This paper analyzes industrial accident data-series in the perspective of statistical physics and dynamical systems. Global data is collected from the Emergency Events Database (EM-DAT) during the time period from year 1903 up to 2012. The statistical distributions of the number of fatalities caused by industrial accidents reveal Power Law (PL) behavior. We analyze the evolution of the PL parameters over time and observe a remarkable increment in the PL exponent during the last years. PL behavior allows prediction by extrapolation over a wide range of scales. In a complementary line of thought, we compare the data using appropriate indices and use different visualization techniques to correlate and to extract relationships among industrial accident events. This study contributes to better understand the complexity of modern industrial accidents and their ruling principles.

Molecular analysis of the dengue virus type 1 and 2 in Brazil based on sequences of the genomic envelope-nonstructural protein 1 junction region

The genomic sequences of the Envelope-Non-Structural protein 1 junction region (E/NS1) of 84 DEN-1 and 22 DEN-2 isolates from Brazil were determined. Most of these strains were isolated in the period from 1995 to 2001 in endemic and regions of recent dengue transmission in São Paulo State. Sequence data for DEN-1 and DEN-2 utilized in phylogenetic and split decomposition analyses also include sequences deposited in GenBank from different regions of Brazil and of the world. Phylogenetic analyses were done using both maximum likelihood and Bayesian approaches. Results for both DEN-1 and DEN-2 data are ambiguous, and support for most tree bipartitions are generally poor, suggesting that E/NS1 region does not contain enough information for recovering phylogenetic relationships among DEN-1 and DEN-2 sequences used in this study. The network graph generated in the split decomposition analysis of DEN-1 does not show evidence of grouping sequences according to country, region and clades. While the network for DEN-2 also shows ambiguities among DEN-2 sequences, it suggests that Brazilian sequences may belong to distinct subtypes of genotype III.

Entropy Analysis of Industrial Accident Data Series

Complex industrial plants exhibit multiple interactions among smaller parts and with human operators. Failure in one part can propagate across subsystem boundaries causing a serious disaster. This paper analyzes the industrial accident data series in the perspective of dynamical systems. First, we process real world data and show that the statistics of the number of fatalities reveal features that are well described by power law (PL) distributions. For early years, the data reveal double PL behavior, while, for more recent time periods, a single PL fits better into the experimental data. Second, we analyze the entropy of the data series statistics over time. Third, we use the Kullback–Leibler divergence to compare the empirical data and multidimensional scaling (MDS) techniques for data analysis and visualization. Entropy-based analysis is adopted to assess complexity, having the advantage of yielding a single parameter to express relationships between the data. The classical and the generalized (fractional) entropy and Kullback–Leibler divergence are used. The generalized measures allow a clear identification of patterns embedded in the data.