Improvement of a filters method in a derivative free optimization

Constraints nonlinear optimization problems can be solved using penalty or barrier functions. This strategy, based on solving the problems without constraints obtained from the original problem, have shown to be e ective, particularly when used with direct search methods. An alternative to solve the previous problems is the lters method. The lters method introduced by Fletcher and Ley er in 2002, , has been widely used to solve problems of the type mentioned above. These methods use a strategy di erent from the barrier or penalty functions. The previous functions de ne a new one that combine the objective function and the constraints, while the lters method treat optimization problems as a bi-objective problems that minimize the objective function and a function that aggregates the constraints. Motivated by the work of Audet and Dennis in 2004, using lters method with derivative-free algorithms, the authors developed works where other direct search meth- ods were used, combining their potential with the lters method. More recently. In a new variant of these methods was presented, where it some alternative aggregation restrictions for the construction of lters were proposed. This paper presents a variant of the lters method, more robust than the previous ones, that has been implemented with a safeguard procedure where values of the function and constraints are interlinked and not treated completely independently.

Filters method in direct search optimization, new measures to admissibility

Constrained nonlinear optimization problems are usually solved using penalty or barrier methods combined with unconstrained optimization methods. Another alternative used to solve constrained nonlinear optimization problems is the lters method. Filters method, introduced by Fletcher and Ley er in 2002, have been widely used in several areas of constrained nonlinear optimization. These methods treat optimization problem as bi-objective attempts to minimize the objective function and a continuous function that aggregates the constraint violation functions. Audet and Dennis have presented the rst lters method for derivative-free nonlinear programming, based on pattern search methods. Motivated by this work we have de- veloped a new direct search method, based on simplex methods, for general constrained optimization, that combines the features of the simplex method and lters method. This work presents a new variant of these methods which combines the lters method with other direct search methods and are proposed some alternatives to aggregate the constraint violation functions.

Self-adaptive combination of global tabu search and local search for nonlinear equations

Solving systems of nonlinear equations is a very important task since the problems emerge mostly through the mathematical modelling of real problems that arise naturally in many branches of engineering and in the physical sciences. The problem can be naturally reformulated as a global optimization problem. In this paper, we show that a self-adaptive combination of a metaheuristic with a classical local search method is able to converge to some difficult problems that are not solved by Newton-type methods.

Investment focused strategies in electricity markets using the ITEM-game simulator

This paper presents a methodology to establish investment and trading strategies of a power generation company. These strategies are integrated in the ITEM-Game simulator in order to test their results when played against defined strategies used by other players. The developed strategies are focused on investment decisions, although trading strategies are also implemented to obtain base case results. Two cases are studied considering three players with the same trading strategy. In case 1, all players also have the same investment strategy driven by a market target share. In case 2, player 1 has an improved investment strategy with a target share twice of the target of players 2 and 3. Results put in evidence the influence of the CO2 and fuel prices in the company investment decision. It is also observed the influence of the budget constraint which might prevent the player to take the desired investment decision.

Occupational stress and coping resources in physiotherapists: a survey of physiotherapists in three general hospitals

Objectives - To identify occupational stressors and coping resources in a group of physiotherapists, and to analyse interactions between subjective levels of stress, efficacy in stress resolution and coping resources used by these professionals. Design - A sample of 55 physiotherapists working in three general hospitals in Portugal completed the Coping Resources Inventory for Stress, the Occupational Stressors Inventory and two subjective scales for stress and stress resolution. Main results - Most physiotherapists perceived that they were moderately stressed (19/55, 35%) or stressed (20/55, 36%) due to work, and reported that their efficacy in stress resolution was moderate (25/54, 46%) or efficient (23/54, 42%). Issues related to lack of professional autonomy, lack of organisation in the hierarchical command chain, lack of professional and social recognition, disorganisation in task distribution and interpersonal conflicts with superiors were identified as the main sources of stress. The most frequently used coping resources were social support, stress monitoring, physical health and structuring. Perceived efficacy in stress resolution was inversely related to perceived level of occupational stress (r = −0.61, P < 0.01). Significant correlations were found between several coping resources and the perceived level of stress and efficacy in stress resolution. Associations between problem solving, cognitive restructuring and stress monitoring and both low levels of perceived stress and high levels of perceived efficacy were particularly strong. Implications for practice - The importance of identifying stressors and coping resources related to physiotherapists’ occupational stress, and the need for the development of specific training programmes to cope with stress are supported.

A genetic algorithm for project scheduling with multi-modes and renewable resources

This paper presents a genetic algorithm-based approach for project scheduling with multi-modes and renewable resources. In this problem activities of the project may be executed in more than one operating mode and renewable resource constraints are imposed. The objective function is the minimization of the project completion time. The idea of this approach is integrating a genetic algorithm with a schedule generation scheme. This study also proposes applying a local search procedure trying to yield a better solution when the genetic algorithm and the schedule generation scheme obtain a solution. The experimental results show that this algorithm is an effective method for solving this problem.

Application of computational intelligence to engineering

Computational Intelligence (CI) includes four main areas: Evolutionary Computation (genetic algorithms and genetic programming), Swarm Intelligence, Fuzzy Systems and Neural Networks. This article shows how CI techniques overpass the strict limits of Artificial Intelligence field and can help solving real problems from distinct engineering areas: Mechanical, Computer Science and Electrical Engineering.

Phex: a computational tool for plate heat exchanges design problems

This paper presents a computational tool (PHEx) developed in Excel VBA for solving sizing and rating design problems involving Chevron type plate heat exchangers (PHE) with 1-pass-1-pass configuration. The rating methodology procedure used in the program is outlined, and a case study is presented with the purpose to show how the program can be used to develop sensitivity analysis to several dimensional parameters of PHE and to observe their effect on transferred heat and pressure drop.

Human-robot teamwork: a knowledge-based solution

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

Playing Newtonian Games with Modellus

This article is a short introduction on how to use Modellus (a computer package that is freely available on the Internet and used in the IOP Advancing Physics course) to build physics games using Newton’s laws, expressed as differential equations. Solving systems of differential equations is beyond most secondary-school or first-year college students. However, with Modellus, the solution is simply the output of the usual physical reasoning: define the force law, compute its magnitude and components, use it to obtain the acceleration components, then the velocity components and, finally, use the velocity components to find the coordinates.

Consumo de benzodiazepinas por idosos institucionalizados: inapropriação, qualidade de sono e contributo para a segurança na medicação

A racionalização do uso de medicamentos constitui-se como um fator contribuinte para a melhoria da segurança do doente, particularmente no que respeita à segurança na medicação, tendo-se tornado prioritária para as organizações e instituições de saúde. A avaliação do uso de medicamentos inapropriados no idoso constitui-se como uma medida que concorre para evitar, prevenir ou corrigir eventos adversos associados ao seu uso. As benzodiazepinas são uma das classes de medicamentos mais prescritas em idosos. No entanto, e apesar de sua utilidade clínica, algumas benzodiazepinas são consideradas inapropriadas nesta faixa etária por potenciarem o efeito sedativo e aumentar a incidência de quedas e fraturas. A longo prazo, na promoção da qualidade do sono, a sua efetividade é discutível já que a toma de uma benzodiazepina para a resolução de um problema como o sono, muitas vezes pontual, passa a ser um problema crónico de exigência de toma contínua, sem que a qualidade deste seja restabelecida, pondo em risco a segurança do doente. Este estudo tem como objetivo caracterizar o consumo de benzodiazepinas por idosos institucionalizados, numa instituição de longa permanência do concelho de Sesimbra, sua inapropriação e a relação com a qualidade de sono. Foi desenvolvido um estudo descritivo e transversal, assente no paradigma qualitativo, com a recolha de dados a decorrer em três momentos: registo de informação em grelha própria da caracterização sociodemográfica e da caracterização do consumo de benzodiazepinas; aplicação do índice de Katz para determinar a funcionalidade dos participantes; aplicação do questionário adaptado do Pittsburgh Sleep Quality Index para avaliação da qualidade do sono. A inapropriação foi avaliada pela aplicação dos critérios de Beers. Após aplicação dos critérios de inclusão (idade superior a 65 anos e capacidade funcional) aos 97 utentes da instituição, a amostra foi constituída por 51 utentes. Foi recolhido consentimento informado de todos os participantes. Os resultados obtidos mostram que 46% das benzodiazepinas consumidas são de duração intermédia de ação, observando-se ainda um valor considerável de consumo de benzodiazepinas de longa duração de ação (36%). Estes valores correspondem a um grau elevado de inapropriação, potenciando os riscos para a segurança do doente nesta faixa etária. O lorazepam 2,5mg é a benzodiazepina mais utilizada como hipnótico. Mas, apesar do consumo deste grupo de medicamentos 81,6% dos idosos que consumem benzodiazepinas não apresentam boa qualidade de sono (PSQI>5), enquanto 77% dos idosos que não consomem benzodiazepinas apresentam boa qualidade de sono (PSQI≤5). Nos idosos que consomem benzodiazepinas, a média de tempo despendido na cama até adormecer foi de cerca de 55 minutos, valor superior ao grupo que não consome benzodiazepinas, onde a média é de 27 minutos. Neste grupo de idosos, o consumo de benzodiazepinas não só é inapropriado como não contribuiu para uma melhoria na qualidade de sono nem para a segurança do doente, como são os consumidores de benzodiazepinas que apresentam uma pior qualidade de sono, nas suas várias dimensões.

Peers' evaluation of a reconfigurable IEEE1451.0-compliant and FPGA-based weblab

It is already more than 10 years that weblabs are seen as important resources to provide the experimental work required in engineering education. Several weblabs have been applied in engineering courses, but there are still unsolved problems related to the development of their infrastructures. For solving some of those problems, it was implemented a weblab with a reconfigurable infrastructure compliant with the IEEE1451.0 Std. and supported by Field Programmable Gate Array (FPGA) technology. This paper presents the referred weblab, and provides and analyses a set of researchers' opinions about the implemented infrastructure, and the adopted methodology for the conduction of real experiments.

Constrains on the structure of Maio Island (Cape Verde) by a three-dimensional gravity model: Imaging partially exhumed magma chambers

We propose a 3-D gravity model for the volcanic structure of the island of Maio (Cape Verde archipelago) with the objective of solving some open questions concerning the geometry and depth of the intrusive Central Igneous Complex. A gravity survey was made covering almost the entire surface of the island. The gravity data was inverted through a non-linear 3-D approach which provided a model constructed in a random growth process. The residual Bouguer gravity field shows a single positive anomaly presenting an elliptic shape with a NWSE trending long axis. This Bouguer gravity anomaly is slightly off-centred with the island but its outline is concordant with the surface exposure of the Central Igneous Complex. The gravimetric modelling shows a high-density volume whose centre of mass is about 4500 m deep. With increasing depth, and despite the restricted gravimetric resolution, the horizontal sections of the model suggest the presence of two distinct bodies, whose relative position accounts for the elongated shape of the high positive Bouguer gravity anomaly. These bodies are interpreted as magma chambers whose coeval volcanic counterparts are no longer preserved. The orientation defined by the two bodies is similar to that of other structures known in the southern group of the Cape Verde islands, thus suggesting a possible structural control constraining the location of the plutonic intrusions.

WeSenseNET - Plataforma de Visualização, Gestão Remota e Agregação Múltipla de Dados

Nos últimos anos, o avanço da tecnologia e a miniaturização de diversos componentes de electrónica associados a novos conceitos têm permitido nascer novas ideias e projectos, que até há alguns anos não passariam de ficção científica. Talvez o exemplo mais acabado seja actualmente o smartphone, um pequeno bloco de hardware e software, com capacidade de processamento que ultrapassa várias vezes o dos computadores com uma dúzia de anos. Estas capacidades têm sido utilizadas em comunicações, blocos de notas, agendas e até entretenimento. No entanto, podem ser reutilizadas para ajudar a resolver algumas limitações/constrangimentos da actualidade. Dentro destes destacam-se a gestão de recursos escassos. Com efeito, o consumo de energia eléctrica tem aumentado como consequência directa do desenvolvimento global e aumento do número de aparelhos eléctricos. Uma percentagem significativa de energia eléctrica tem sido produzida através de recursos não-renováveis de energia. No entanto, a dependência energética, associada à subida de preços e a redução das emissões de gases do efeito estufa, estimula o desenvolvimento de novas soluções que permitam lidar com esta situação. O desempenho energético por sua vez depende não só das características da estrutura, mas também do comportamento do utilizador. O desempenho energético dos edifícios é muito importante, uma vez que os respectivos consumos são responsáveis por mais de metade do total da energia produzida. Desta forma, a fim de alcançar um melhor desempenho é importante não só considerar o desempenho de estrutura, mas também monitorizar o comportamento do utilizador. Esta última questão coloca várias limitações, uma vez que depende muito do tipo de utilizador. Um dos conceitos actuais emergentes são as chamadas redes de sensores sem fio. Com esta tecnologia, pequenos módulos podem ser desenvolvidos com muitas possibilidades de conectividade, com elevado poder de processamento e com grande autonomia, sem serem excessivamente caros. Isto proporciona os meios para implementar vários dispositivos em toda a instalação, para recolher uma variedade de dados, sendo posteriormente armazenados num servidor. Os blocos fundamentais da infra-estrutura de sensores do projecto foram concebidos na Evoleo Technologies em simultâneo com o decorrer do estágio. Estes blocos recolhem dados específicos na instalação, e periodicamente enviam para o servidor central os valores recolhidos, onde são armazenados e colocados à disposição do utilizador. Os dados recolhidos podem então ser apresentados ao utilizador, proporcionando um registo de consumo de energia associado a um dado período de tempo. Uma vez que todos os dados são armazenados no servidor, podem ser efectuados estudos para determinar o uso típico, possíveis problemas em aparelhos, a qualidade da energia eléctrica, etc., permitindo determinar onde a energia está a ser eventualmente desperdiçada e fornecendo dados ao utilizador para que este possa proceder a alterações, tendo por base dados recolhidos num dado período. O objectivo principal deste trabalho passa por estabelecer a ligação entre o nível máquina e o nível de utilizador, isto é, uma plataforma de interacção entre dispositivos e administrador da instalação. Fornecer os dados de uma forma fácil e sem necessidade de instalação de software específico em cada dispositivo que se pretenda utilizar para monitorizar foi uma das principais preocupações das fases de concepção do projecto.

Uma metaheurística para a programação de projectos com multi-modos e recursos limitados

Este artigo apresenta uma nova abordagem (MM-GAV-FBI), aplicável ao problema da programação de projectos com restrições de recursos e vários modos de execução por actividade, problema conhecido na literatura anglo-saxónica por MRCPSP. Cada projecto tem um conjunto de actividades com precedências tecnológicas definidas e um conjunto de recursos limitados, sendo que cada actividade pode ter mais do que um modo de realização. A programação dos projectos é realizada com recurso a um esquema de geração de planos (do inglês Schedule Generation Scheme - SGS) integrado com uma metaheurística. A metaheurística é baseada no paradigma dos algoritmos genéticos. As prioridades das actividades são obtidas a partir de um algoritmo genético. A representação cromossómica utilizada baseia-se em chaves aleatórias. O SGS gera planos não-atrasados. Após a obtenção de uma solução é aplicada uma melhoria local. O objectivo da abordagem é encontrar o melhor plano (planning), ou seja, o plano que tenha a menor duração temporal possível, satisfazendo as precedências das actividades e as restrições de recursos. A abordagem proposta é testada num conjunto de problemas retirados da literatura da especialidade e os resultados computacionais são comparados com outras abordagens. Os resultados computacionais validam o bom desempenho da abordagem, não apenas em termos de qualidade da solução, mas também em termos de tempo útil.