Utilização de redes neuronais artificiais como ferramenta de gestão de processos de digestão anaeróbia. Caso de estudo – ETAR do Seixal

As redes neuronais artificiais (RNA) têm sido apontadas como uma boa ferramenta de gestão da digestão anaeróbia, e o presente trabalho procurou explorar as funcionalidades de um aplicativo informático de criação de RNA, analisando a sua capacidade para modelar e otimizar os processos anaeróbios. O trabalho inseriu-se num estudo mais amplo, desenvolvido pelo grupo Águas de Portugal, no qual se pretendeu obter uma visão mais alargada e robusta da aplicabilidade deste tipo de ferramentas em digestores anaeróbios de diferentes instalações. O caso de estudo foi a ETAR do Seixal, pertencente à SIMARSUL, e o software utilizado foi o NeuralTools®. O desenvolvimento do estudo iniciou-se com a preparação dos dados referentes à ETAR do Seixal, tendo-se considerado esta como sendo a etapa determinante. A partir da caracterização das variáveis e de uma análise de correlações entre elas, foi possível selecionar 20 variáveis a integrar nos ensaios de treino e de teste, cujos principais objetivos se prenderam com a identificação da RNA com maior capacidade para prever o biogás produzido e a seleção das variáveis mais adequadas para a modelação dos processos anaeróbios. O treino e teste de redes envolveu a realização de 266 ensaios, a partir dos quais se identificaram as cinco melhores redes para previsão. A melhor RNA foi criada a partir dos dados de tempo de retenção hidráulico, pH, temperatura, ácidos gordos voláteis e alcalinidade total do digestor, e permitiu obter boas previsões do biogás produzido. Os resultados alcançados com esta rede ficaram, contudo, aquém dos valores de referência de uma previsão considerada “muito boa” e o reduzido número de casos usados para treinar a rede afigura-se como a principal causa. A escassez de dados constituiu, de resto, a principal limitação ao longo do estudo, permitindo realçar a importância da monitorização na gestão da digestão anaeróbia.

Contributo para a modelação do estudo do comportamento de barragens de aterro com o auxílio de redes neuronais artificiais

O conhecimento do comportamento das barragens de aterro é essencial para garantir o seu funcionamento adequado e para que os objetivos de utilização delineados inicialmente para o respetivo aproveitamento hidráulico possam ser cumpridos. Os fatores de maior relevância num estudo deste tipo de barragens, considerando que apenas estão sob solicitações estáticas, são as pressões de água, registadas em piezómetros, os caudais percolados e os deslocamentos superficiais, geralmente medidos em marcas de nivelamento ou em alvos colocados em peças de centragem forçada. Na presente dissertação pretende-se, com base no conhecimento dos registos dessas medições feitas anteriormente e recorrendo a modelos de inteligência artificial, predizer o valor que se obteria em próximas medições, ajudando assim a decidir qual o melhor procedimento para remediar ou tratar um problema de comportamento relacionado com as variáveis em estudo. Esta dissertação divide-se essencialmente em três partes. Primeiramente, introduzem-se os conceitos relativos à segurança de barragens de aterro, de acordo com o regulamento de segurança adotado em Portugal, dando relevo ao tipo de observação a que são submetidas. Seguidamente, introduz-se o conceito de redes neuronais artificiais e apresenta-se a base de dados, criada com o intuito de uniformizar e melhorar a organização dos valores em estudo das barragens de aterro, que têm sido acompanhadas pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil. Com esta pretende-se facilitar a utilização destes elementos por programas de inteligência artificial. Por último, é feito o enquadramento de um caso de estudo, uma barragem de aterro no Norte de Portugal – barragem de Valtorno-Mourão. Utilizando o Neuroph Studio, os dados relativos à observação desta barragem são aplicados numa rede neuronal artificial, Multi Layer Perceptron Backpropagation Neural Network, permitindo antever comportamentos futuros. Os resultados obtidos são discutidos e perspetivam-se trabalhos para continuar a desenvolver a investigação efetuada.

Aplicação de redes neuronais artificiais na gestão da produção de biogás resultante de processos de digestão anaeróbia

A investigação realizada integra-se num estudo no âmbito das redes neuronais artificiais (RNA), previamente iniciado em diferentes ETAR do Grupo Águas de Portugal. O trabalho executado centrou-se em dois casos de estudo diferentes, um localizado na ETAR do Seixal e outro situado na ETAR de Sesimbra. O principal alvo da investigação efetuada na ETAR do Seixal foi gerar RNA com capacidade de prever valores de condutividade existentes no caudal total afluente à ETAR, de modo a adicionar este parâmetro a um conjunto de variáveis pré-existente e estudar a sua influência no processo de digestão anaeróbia. Na ETAR de Sesimbra o foco do estudo foi a criação de um conjunto de variáveis afeto ao mesmo processo de tratamento e com base no potencial de aprendizagem das RNA, estimar valores de biogás gerado. Concluída a investigação em cada ETAR, criou-se um modelo comum aos dois casos de estudo com o objetivo de prever valores de biogás gerado. As RNA foram produzidas com recurso a um programa de computador denominado NeuralTools®. As séries de dados das diferentes variáveis constituíam a base de informação das RNA e a sua construção e preparação foi um aspeto fundamental no trabalho realizado. A análise estatística foi o principal suporte do tratamento de dados efetuado em ambos os casos de estudo. Foram produzidas bastantes RNA e em diferentes condições, de forma a gerar os melhores resultados possíveis. Na investigação concretizada na ETAR do Seixal não se produziram bons resultados, por insuficiência do conhecimento da relação entre o funcionamento do processo de digestão anaeróbia e os valores de condutividade registados. Na ETAR de Sesimbra, a melhor RNA foi produzida com base nas séries de dados que evidenciaram um maior coeficiente de correlação com a série de dados de caudal de biogás. Os resultados gerados na ETAR de Sesimbra foram satisfatórios, tal como também foram os resultados dos testes realizados com o modelo global. O principal obstáculo na produção de melhores resultados advém da elevada variabilidade de valores existente nas séries de dados relacionadas com o funcionamento do processo de digestão anaeróbia.

Sete motivações teóricas para o uso da modelagem baseada no indivíduo em ecologia

A modelagem baseada no indivíduo tem sido crescentemente empregada para analisar processos ecológicos, desenvolver e avaliar teorias, bem como para fins de manejo da vida silvestre e conservação. Os modelos baseados no indivíduo (MBI) são bastante flexíveis, permitem o uso detalhado de parâmetros com maior significado biológico, sendo portanto mais realistas do que modelos populacionais clássicos, mais presos dentro de um rígido formalismo matemático. O presente artigo apresenta e discute sete razões para a adoção dos MBI em estudos de simulação na Ecologia: (1) a inerente complexidade de sistemas ecológicos, impassíveis de uma análise matemática formal; (2) processos populacionais são fenômenos emergentes, resultando das interações entre seus elementos constituintes (indivíduos) e destes com o meio; (3) poder de predição; (4) a adoção definitiva, por parte da Ecologia, de uma visão evolutiva; (5) indivíduos são entidades discretas; (6) interações são localizadas no espaço e (7) indivíduos diferem entre si.

Modelagem Sísmica via métodos das diferenças finitas: caso da bacia do Amazonas

Este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados da modelagem sísmica em meios com fortes descontinuidades de propriedades físicas, com ênfase na existência de difrações e múltiplas reflexões, tendo a Bacia do Amazonas como referência à modelagem. As condições de estabilidade e de fronteiras utilizadas no cálculo do campo de ondas sísmicas foram analisadas numericamente pelo método das diferenças finitas, visando melhor compreensão e controle da interpretação de dados sísmicos. A geologia da Bacia do Amazonas é constituída por rochas sedimentares depositadas desde o Ordoviciano até o Recente que atingem espessuras da ordem de 5 km. Os corpos de diabásio, presentes entre os sedimentos paleozóicos, estão dispostos na forma de soleiras, alcançam espessuras de centenas de metros e perfazem um volume total de aproximadamente 90000 Km³. A ocorrência de tais estruturas é responsável pela existência de reflexões múltiplas durante a propagação da onda sísmica o que impossibilita melhor interpretação dos horizontes refletores que se encontram abaixo destas soleiras. Para representar situações geológicas desse tipo foram usados um modelo (sintético) acústico de velocidades e um código computacional elaborado via método das diferenças finitas com aproximação de quarta ordem no espaço e no tempo da equação da onda. A aplicação dos métodos de diferenças finitas para o estudo de propagação de ondas sísmicas melhorou a compreensão sobre a propagação em meios onde existem heterogeneidades significativas, tendo como resultado boa resolução na interpretação dos eventos de reflexão sísmica em áreas de interesse. Como resultado dos experimentos numéricos realizados em meio de geologia complexa, foi observada a influência significativa das reflexões múltiplas devido à camada de alta velocidade, isto provocou maior perda de energia e dificultou a interpretação dos alvos. Por esta razão recomenda-se a integração de dados de superfície com os de poço, com o objetivo de obter melhor imagem dos alvos abaixo das soleiras de diabásio.

Uma proposta de protocolo para a obtenção de variáveis visando estudos de modelagem ecológica em sistemas pesqueiros fluviais da Amazônia

Pesquisas sobre as pescarias amazônicas apresentam problemas nas coletas de dados que impedem ou restringem as respostas resultantes da modelagem. Este trabalho tem como objetivo propor um protocolo de pesquisa, discriminando as principais variáveis necessárias à construção de modelos para analisar a pesca na região.

Observações hidrológicas e resultados de modelagem no espalhamento sazonal e espacial da pluma de água Amazônica

Neste estudo são apresentadas as análises espaciais e temporais dos dados sinóticos coletados durante quatro campanhas oceanográficas do programa “REVIZEE/SCORE-N” realizadas em março-abril de 1995, outubro-novembro de 1997, abril-maio de 1999 e agosto-setembro de 2001. Em complemento às análises dos dados hidrológicos, foram utilizados resultados do modelo numérico CLIPPER - Experimento ATL6 (1/6 deg.). A ênfase deste artigo é avaliar o deslocamento sazonal e espacial da pluma de água Amazônica nas regiões localizadas à sudoeste, noroeste e em frente à foz do rio Amazonas. Dados hidrológicos e resultados do modelo demonstram que durante os meses de março-maio a pluma do rio Amazonas move-se para sudoeste, ao longo da costa norte brasileiro, tendendo a diminuir o deslocamento da pluma para sudoeste durante os meses de agosto-setembro. De outubro a novembro, não foi observado ou registrado o deslocamento da pluma para sudoeste. Resultados do modelo revelam anéis gerados pela retroflexão da Corrente Norte do Brasil (CNB) em torno de 7º N, e também a influência de água proveniente do rio Amazonas em volta desses anéis durante o mês de agosto.

Complexação de íons de metais por matéria orgânica dissolvida: modelagem e aplicação em sistemas reais

Os íons de metais pesados são conhecidos tanto pela sua importância fisiológica e industrial, bem como pelo risco ambiental e à saúde humana. Para elucidar o comportamento dessas espécies nos corpos hídricos, os quais recebem grande parte da descarga de metais, seja de origem antrópica ou por fontes naturais, é necessário entender as interações que elas apresentam com o meio, principalmente a especiação química. Um dos mais importantes processos pelos quais passam as espécies metálicas em corpos aquáticos naturais é a interação com a matéria orgânica dissolvida (MOD), que pode ser por adsorção, reações de troca iônica ou por complexação. Neste trabalho foram realizados vários experimentos com o objetivo de descrever o comportamento da complexação de três importantes cátions Cu(II), Cd(II) e Pb(II) com a matéria orgânica (ácido húmico comercial), sob condições diversas de força iônica em meio tamponado. Os resultados foram avaliados de acordo com o modelo de van den Berg e Kramer para a complexação de metais. O modelo foi aplicado na determinação da capacidade de complexação dos íons em amostras reais, oriundas de três rios maranhenses que integram a Amazônia legal: Itapecuru, Bacanga e Pericumã. Nas águas dos rios utilizou-se o parâmetro carbono orgânico dissolvido (COD) para expressar a MOD. Os resultados confirmaram forte interação entre a MOD e íons de metais pesados e que o modelo de van den Berg e Kramer é satisfatório para se estimar a constante de complexação (K) e a concentração de sítios de complexação (Lt). Nas amostras simuladas em laboratório a ordem de complexação dos metais foi Cu(II) > Cd(II) > Pb(II) e a capacidade de complexação mostrou ser linear em função da concentração de ácido húmico comercial. Acredita-se que por ter menor raio iônico, o íon Cu(II) possui maior afinidade com os sítios de complexação. Nas amostras retiradas dos corpos aquáticos, observou-se que o rio com maior concentração de COD (rio Bacanga) apresentou maior capacidade de complexação; entretanto, a ordem foi Pb(II) > Cu(II) > Cd(II) provavelmente devido à presença de íons Cu(II) em maior quantidade nas águas dos rios.

Sinais neurológicos sutis: uma revisão

O objetivo deste trabalho é discutir o significado dos sinais neurológicos sutis e a relevância para a pesquisa em psiquiatria, com ênfase na esquizofrenia e no transtorno bipolar (TB). Realizou-se uma revisão da literatura nas bases de dados Medline e Bireme. Sinais neurológicos sutis são alterações no exame neurológico que compreendem funções diversas como integração sensorial, coordenação motora, sequenciamento motor e presença de reflexos primitivos. Esses sinais indicam disfunção cerebral não focal, podendo se apresentar como fatores de risco para transtornos psiquiátricos. Podem indicar endofenótipos relacionados a disfunções em circuitos neurais específicos, fornecendo informações relevantes para fisiopatologia desses transtornos. Apesar disso, há poucos trabalhos sobre o tema na literatura nacional. A observação de sinais neurológicos sutis aponta para o potencial de o exame neurológico preencher uma lacuna entre a pesquisa neurobiológica e a prática clínica.

A cidadania e os media em Portugal: notas sobre um quinquénio de sinais contraditórios

"Colecção: Comunicação e sociedade - 12"

Colapsibilidade da Veia Cava Inferior e sinais e sintomas de insuficiência cardíaca: novos insights e possíveis associações

FUNDAMENTO: Nos pacientes com Insuficiência Cardíaca Crônica (ICC) foram propostas medidas ultrassonográficas do Índice de Colapsibilidade da Veia Cava Inferior (ICVCI) para obter uma avaliação e classificação minuciosa da congestão hemodinâmica. OBJETIVO: A finalidade deste estudo era correlacionar os achados no exame físico com o ICVCI em pacientes com ICC. MÉTODOS: De acordo com um projeto de coorte retrospectivo, analisamos 54 pacientes com ICC, direita ou biventricular, classe NYHA III. O plano era determinar se alguma faixa de ICVCI basal poderia predizer uma persistência ou agravamento da congestão clínica achada no final do acompanhamento subsequente (isto é, após 1-2 meses do tratamento oral otimizado). Para essa finalidade, os pacientes foram subdivididos em três grupos de acordo com o valor de ICVCI basal: ≤ 15% (13 pts), 16 - 40% (21 pts) e > 40% (20 pts). Diversos critérios clínicos de congestão foram comparados por meio dos três grupos e incorporados subsequentemente ao modelo multivariado de Cox. RESULTADOS: Preditores multivariados de alto escore de congestão foram distensão da veia jugular (FC: 13,38 95% IC: 2,13 - 84 p = 0,0059) e estertores (FC: 11 95% C.I : 1,45 - 83,8 p = 0,0213). O ICVCI ≤ 15% esteve sempre associado com um alto escore de congestão na segunda visita; todavia, o ICVCI o ≤ 15% não predisse um alto escore de congestão na segunda visita. CONCLUSÃO: No âmbito da ICC, um baixo ICVCI não predisse, em forma confiável, um elevado escore de congestão. Não obstante, o conjunto com ICVCI ≤ 15% sempre se achou associado com sinais e sintomas de uma ICC descompensada, tanto do lado direito como do esquerdo. (Arq Bras Cardiol. 2012; [online].ahead print, PP.0-0)

Distribuição geográfica potencial de espécies americanas do caranguejo "violinista" (Uca spp.) (Crustacea, Decapoda) com base em modelagem de nicho ecológico

Caranguejos do gênero Uca Leach, 1814 (caranguejo "violinista") são um grupo bem conhecido e caracterizado por um acentuado dimorfismo sexual e assimetria da quela do macho. Atualmente, estão descritas 97 espécies no mundo. Objetivou-se estimar a distribuição geográfica potencial de 4 espécies do gênero Uca que ocorrem na costa do continente Americano: Uca maracoani Latreille, 1802-1803, U. uruguayensis Nobili, 1901, U. panacea Novak & Salmon, 1974 e U. monilifera Rathbun, 1914. Para modelar a distribuição dessas espécies nas Américas foram utilizados pontos de ocorrência compilados da literatura. Para a modelagem foram utilizados os programas Maxent e GARP a partir de 10 variáveis climáticas e três variáveis topográficas. Todas as variáveis foram convertidas para uma malha com resolução de 0,0417 graus. Nos dois modelos (Maxent e GARP) as espécies apresentaram distribuição geográfica maior do que sugerido por outros trabalhos de registro de ocorrência, com exceção de U. monilifera. Segundo o critério de área sob a curva (AUC), os modelos gerados pelo GARP apresentaram melhores resultados do que os modelos do Maxent. Entretanto, avaliando em conjunto os resultados dos dois modelos é possível melhor estabelecer planos de conservação para espécies com habitat restrito (U. panaceae e U. monilifera), além de recomendar um aumento na amostragem de U. maracoani no nordeste brasileiro e U. uruguyaensis no sudeste brasileiro, a fim de detectar possíveis aumentos na sua distribuição geográfica com base nas predições dos modelos de nicho.

Modelagem de ocorrência e densidade de juvenis de Callinectes sapidus (Decapoda, Portunidae) em dois estuários do Rio Grande do Sul, com dados zero-inflacionados

Dados de contagem de juvenis de siri-azul (Callinectes sapidus Rathbun, 1896) coletados em dois estuários do Rio Grande do Sul são objeto do presente estudo. Por se encontrarem zero-inflacionados, esses dados motivaram a formulação de modelos hierárquicos, que quantificam o efeito das covariáveis categóricas mês e local sobre a probabilidade de ocorrência e densidade dessas populações, levando em conta a detecção imperfeita. Foram também desenvolvidos modelos não-hierárquicos para comparação. Uma abordagem Bayesiana foi adotada para a estimação dos parâmetros dos modelos por simulação Monte Carlo com Cadeias de Markov (MCMC). A comparação entre modelos foi feita com o Critério de Informação da Deviância (DIC). Os modelos hierárquicos apresentaram ajustes melhores que os modelos convencionais, mitigaram o problema do excesso de zeros e permitiram analisar simultaneamente as probabilidades de ocorrência e a densidade de juvenis de siri-azul. No estuário da Lagoa dos Patos, a probabilidade de ocorrência de juvenis na Classe 2 aumenta com a distância da desembocadura, enquanto em Tramandaí os pontos intermediários apresentam as maiores probabilidades. Em ambos os estuários a ocorrência é mais provável nos meses de verão e de inverno. A densidade de juvenis da Classe 2 apresenta marcada variação em relação aos meses do ano sendo, em geral, maior no estuário de Tramandaí.