An Optimal Fuzzy Logic Controller tuned with Artificial Immune System

In this paper, a method for the tuning the membership functions of a Mamdani type Fuzzy Logic Controller (FLC) using the Clonal Selection Algorithm(CSA) a model of the Artificial Immune System(AIS) paradigm is examined. FLC's are designed for two problems, firstly the linear cart centering problem and secondly the highly nonlinear inverted pendulum problem. The FLC tuned by AIS is compared with FLC tuned by GA. In order to check the robustness of the designed PLC's white noise was added to the system, further, the masses of the cart and the length and mass of the pendulum are changed. The PLC's were also tested in the presence of faulty rules. Finally, Kruskal Wallis test was performed to compare the performance of the GA and AIS. An insight into the algorithms are also given by studying the effect of the important parameters of GA and AIS.

Avaliação prospectiva longitudinal da qualidade de vida de adolescentes submetidos a tratamento ortodôntico

A literatura científica ainda não é consistente em relação aos benefícios psicossociais proporcionados pelo tratamento ortodôntico. Os objetivos deste estudo foram conhecer as alterações na qualidade de vida relacionada com a saúde bucal (OHRQoL) e com a autopercepção estética de adolescentes brasileiros de 12 a 15 anos de idade tratados ortodonticamente, durante dois anos de avaliação prospectiva longitudinal. A amostra foi constituída de 318 jovens: 92 que iniciaram tratamento ortodôntico em uma instituição de ensino (grupo orto), e 226 indivíduos não tratados: 124 que procuraram avaliação ortodôntica na mesma instituição e não receberam tratamento durante os dois anos em que foram acompanhados na pesquisa, pois estavam aguardando uma vaga na lista de espera para iniciar o tratamento (grupo de espera), e 102 que nunca buscaram tratamento ortodôntico e que estudam em uma escola vizinha à instituição (grupo escola). A qualidade de vida foi mensurada utilizando o OHIP-14. A necessidade normativa e estética de tratamento ortodôntico foi avaliada com o índice IOTN, o nível social com o Critério de Classificação Econômica Brasil e a saúde dental com o índice CPO-D. As avaliações foram repetidas em três momentos: no exame inicial (T1); um ano depois do início do tratamento ortodôntico, para o grupo orto, e um ano após o exame inicial, para os grupos de espera e escola (T2); e dois anos depois do início do tratamento para o grupo orto, e dois anos depois do exame inicial para os grupos de espera e escola (T3). O tratamento ortodôntico reduziu significativamente os escores de OHRQoL: as médias do escores tiveram uma redução de 10,4 para 9,2 e para 1,6 entre a primeira, segunda e terceira avaliações (p<0,001). A autopercepção estética se comportou de maneira similar, com uma redução progressiva e significativa (p<0,001) nos pacientes tratados, que também tiveram melhora significativa na gravidade da má oclusão (p<0,001). Porém, os indivíduos que removeram o aparelho tiveram OHRQoL e autopercepção estética significativamente melhores em relação aos pacientes que não finalizaram o tratamento no período de dois anos. Os adolescentes do grupo de espera tiveram significativa piora na OHRQoL, que sofreu um aumento de 10,8 para 12,0 da primeira para a terceira avaliações (p<0,001), o que também ocorreu na autoavaliação estética, que sofreu um aumento significativo (p<0,001). Por outro lado, os adolescentes do grupo escola não tiveram nenhuma alteração desses índices nos períodos de avaliação, apresentando uma tendência estacionária para OHRQoL (p=0,34) e para a autopercepção estética (p=0,09). A gravidade da má oclusão não foi alterada nos grupos não tratados durante os dois anos de avaliação e o CPO-D não teve alteração significativa para nenhum dos três grupos. Foi possível concluir que o tratamento ortodôntico melhorou significativamente a qualidade de vida relacionada com a saúde bucal e a autopercepção estética dos adolescentes brasileiros submetidos a tratamento.

Magnetic moments in amorpous palladium-cobalt-silicon alloys

The magnetic moments of amorphous ternary alloys containing Pd, Co and Si in atomic concentrations corresponding to Pd_(80-x)Co_xSi_(20) in which x is 3, 5, 7, 9, 10 and 11, have been measured between 1.8 and 300°K and in magnetic fields up to 8.35 kOe. The alloys were obtained by rapid quenching of a liquid droplet and their structures were analyzed by X-ray diffraction. The measurements were made in a null-coil pendulum magnetometer in which the temperature could be varied continuously without immersing the sample in a cryogenic liquid. The alloys containing 9 at.% Co or less obeyed Curie's Law over certain temperature ranges, and had negligible permanent moments at room temperature. Those containing 10 and 11 at.% Co followed Curie's Law only above approximately 200°K and had significant permanent moments at room temperature. For all alloys, the moments calculated from Curie's Law were too high to be accounted for by the moments of individual Co atoms. To explain these findings, a model based on the existence of superparamagnetic clustering is proposed. The cluster sizes calculated from the model are consistent with the rapid onset of ferromagnetism in the alloys containing 10 and 11 at.% Co and with the magnetic moments in an alloy containing 7 at.% Co heat treated in such a manner as to contain a small amount of a crystalline phase. In alloys containing 7 at.% Co or less, a maximum in the magnetization vs temperature curve was observed around 10°K. This maximum was eliminated by cooling the alloy in a magnetic field, and an explanation for this observation is suggested.

Nanofabrication for On-Chip Optical Levitation, Atom-Trapping, and Superconducting Quantum Circuits

Researchers have spent decades refining and improving their methods for fabricating smaller, finer-tuned, higher-quality nanoscale optical elements with the goal of making more sensitive and accurate measurements of the world around them using optics. Quantum optics has been a well-established tool of choice in making these increasingly sensitive measurements which have repeatedly pushed the limits on the accuracy of measurement set forth by quantum mechanics. A recent development in quantum optics has been a creative integration of robust, high-quality, and well-established macroscopic experimental systems with highly-engineerable on-chip nanoscale oscillators fabricated in cleanrooms. However, merging large systems with nanoscale oscillators often require them to have extremely high aspect-ratios, which make them extremely delicate and difficult to fabricate with an "experimentally reasonable" repeatability, yield and high quality. In this work we give an overview of our research, which focused on microscopic oscillators which are coupled with macroscopic optical cavities towards the goal of cooling them to their motional ground state in room temperature environments. The quality factor of a mechanical resonator is an important figure of merit for various sensing applications and observing quantum behavior. We demonstrated a technique for pushing the quality factor of a micromechanical resonator beyond conventional material and fabrication limits by using an optical field to stiffen and trap a particular motional mode of a nanoscale oscillator. Optical forces increase the oscillation frequency by storing most of the mechanical energy in a nearly loss-less optical potential, thereby strongly diluting the effects of material dissipation. By placing a 130 nm thick SiO₂ pendulum in an optical standing wave, we achieve an increase in the pendulum center-of-mass frequency from 6.2 to 145 kHz. The corresponding quality factor increases 50-fold from its intrinsic value to a final value of Q_m = 5.8(1.1) x 10⁵, representing more than an order of magnitude improvement over the conventional limits of SiO₂ for a pendulum geometry. Our technique may enable new opportunities for mechanical sensing and facilitate observations of quantum behavior in this class of mechanical systems. We then give a detailed overview of the techniques used to produce high-aspect-ratio nanostructures with applications in a wide range of quantum optics experiments. The ability to fabricate such nanodevices with high precision opens the door to a vast array of experiments which integrate macroscopic optical setups with lithographically engineered nanodevices. Coupled with atom-trapping experiments in the Kimble Lab, we use these techniques to realize a new waveguide chip designed to address ultra-cold atoms along lithographically patterned nanobeams which have large atom-photon coupling and near 4π Steradian optical access for cooling and trapping atoms. We describe a fully integrated and scalable design where cold atoms are spatially overlapped with the nanostring cavities in order to observe a resonant optical depth of d₀ ≈ 0.15. The nanodevice illuminates new possibilities for integrating atoms into photonic circuits and engineering quantum states of atoms and light on a microscopic scale. We then describe our work with superconducting microwave resonators coupled to a phononic cavity towards the goal of building an integrated device for quantum-limited microwave-to-optical wavelength conversion. We give an overview of our characterizations of several types of substrates for fabricating a low-loss high-frequency electromechanical system. We describe our electromechanical system fabricated on a Si₃N₄ membrane which consists of a 12 GHz superconducting LC resonator coupled capacitively to the high frequency localized modes of a phononic nanobeam. Using our suspended membrane geometry we isolate our system from substrates with significant loss tangents, drastically reducing the parasitic capacitance of our superconducting circuit to ≈ 2.5$ fF. This opens up a number of possibilities in making a new class of low-loss high-frequency electromechanics with relatively large electromechanical coupling. We present our substrate studies, fabrication methods, and device characterization.

Avaliação tridimensional da via aérea superior de pacientes com apneia obstrutiva do sono que utilizaram aparelho de avanço mandibular

Os objetivos deste estudo foram avaliar o efeito do aparelho de avanço mandibular (Twin block - TB) no volume das vias aéreas superiores, por meio de tomografia computadorizada cone beam (CBCT); analisar, por meio da polissonografia, as mudanças no índice de apneia e hipopneia (IAH) e índice de apneia por hora de sono (IA), saturação de oxi-hemoglobina e eficiência do sono; e correlacionar o volume na CBCT e as polissonografias. Dezesseis pacientes portadores de apneia obstrutiva do sono, idade média de 47,06 anos, participaram deste estudo prospectivo, com acompanhamento médio de 7 meses. Foram feitas polissonografias iniciais (T1) e de acompanhamento (T2) com o TB em posição, e CBCT sem e com TB em posição. A segmentação e obtenção dos volumes das vias aéreas superiores foram realizadas e utilizados os testes t de Student pareado, de Wilcoxon e o índice de correlação de Spearman, com 5% de significância. Os resultados das polissonografias mostraram diferenças estatisticamente significativas entre T1 e T2 apenas para IAH (p<0,05). Houve aumento do volume da via aérea superior com TB quando comparado com o volume sem TB (p<0,05). Foi possível estabelecer-se correlação positiva entre volume da via aérea superior sem TB e IAH e IA em T1 (p<0,05), mas não houve correlação entre o volume da via aérea com TB e índices polissonográficos em T2. Pode-se concluir que, houve aumento de volume da via aérea superior com o TB e houve redução do IAH em T2 porém, sem correlação entre estes dados.

Uncovering the Lagrangian from observations of trajectories

We approach the problem of automatically modeling a mechanical system from data about its dynamics, using a method motivated by variational integrators. We write the discrete Lagrangian as a quadratic polynomial with varying coefficients, and then use the discrete Euler-Lagrange equations to numerically solve for the values of these coefficients near the data points. This method correctly modeled the Lagrangian of a simple harmonic oscillator and a simple pendulum, even with significant measurement noise added to the trajectories.

Avaliação dos níveis de metaloproteinases da matriz no fluido gengival durante a movimentação dentária ortodôntica

Durante o tratamento ortodôntico, a resposta inicial dos tecidos periodontais ao estímulo mecânico envolve várias alterações estruturais e bioquímicas que permitem a movimentação do dente. As metaloproteinases da matriz (MMPs) parecem desempenhar um papel importante na manutenção da integridade funcional da matriz extracelular periodontal. O objetivo do presente estudo foi avaliar, em diferentes intervalos de tempo, os níveis de metaloproteinases da matriz -1, -2, -3, -7, -8, -12 e -13 no fluido gengival (FG) de caninos superiores submetidos ao movimento de distalização e testar a hipótese de possíveis alterações nos níveis destas MMPs com o emprego de forças ortodônticas. Amostras de FG foram obtidas de dezesseis pacientes ortodônticos saudáveis (nove do sexo masculino e sete do sexo feminino, com idades entre 13 e 27 anos, média de idade 17,7 anos) que possuíam indicação de exodontias dos primeiros pré-molares superiores e tiveram os caninos distalizados como parte da terapia ortodôntica. Um dos caninos superiores foi distalizado ortodonticamente, sendo considerado dente teste. O canino contralateral não foi submetido a nenhuma força, no entanto foi incluído na aparatologia ortodôntica e utilizado como controle. A coleta de FG foi realizada nos sítios mesial (tensão) e distal (pressão) dos dentes testes e controles 7 dias antes da montagem da aparatologia ortodôntica, imediatamennte após a aplicação da força ortodôntica, e após 1 h, 24 h, e 7, 14 e 21 dias, respectivamente denominados -7d, 0h, 1h, 24h, 7d, 14d e 21d. A arcada superior de cada paciente foi dividida em um lado teste e um lado controle. Os resultados mostraram que foram encontradas diferenças significativas no volume do FG apenas nos intervalos de tempo entre -7d e 0h nos lados controle-pressão (CP), teste-tensão (TT) e teste-pressão (TP). Em TP foi observado ainda aumento do volume entre os tempos 0h e 14d. Foi possível detectar no FG as MMPs estudadas nos lados controle/teste e lados pressão/tensão, em todos os intervalos de tempo. As flutuações dos níveis das MMPs apresentaram poucas alterações significativas nos diferentes intervalos de tempo, nos lados controle/teste e lados pressão/ tensão. As diferenças intergrupos (TT, TP, CT e CP) em cada tempo não mostraram resultados significativos assim como as comparações entre os lados pressão e tensão para cada tempo individualmente. Os níveis de expressão da MMP-8 foram muito superiores aos das outras MMPs avaliadas, porém sem diferenças signficativas entre os lados teste e controle.

Um ambiente de aprendizagem em automação baseado em sistemas nebulosos

Esta dissertação trata de um estudo e o desenvolvimento de uma proposta de um ambiente de aprendizagem, para qualquer instituição de ensino superior, em três níveis de ensino da área de controle e automação: graduação, pós-graduação Lato Sensu e Stricto Sensu. Primeiramente, foram feitas visitas aos laboratórios em universidades e entrevistas com professores que ministram as disciplinas de controle e automação nos três níveis de aprendizagem. Foram constatadas virtudes e fragilidades metodológicas na questão da prática laboratorial em relação a aspectos industriais na área de engenharia elétrica de três instituições do Estado do Rio de Janeiro, sendo uma federal, uma estadual e outra privada. Posteriormente, foram analisados mecanismos e instrumentos necessários para interagir com modelos experimentais propostos nas entrevistas de maneira didática, para fins de constituir o ambiente de aprendizagem em automação, no qual foi eleito o LABVIEW como a interface mais favorável para aplicação de controles, mantendo uma analogia de cunho prático-industrial. A partir dessas análises foram sugeridos ainda elementos típicos de automação e três estudos de caso: um sistema térmico, um controle de velocidade de motores e um pêndulo invertido, por meio de controles simples e avançados como o controlador nebuloso, caracterizando-se pelo fortalecimento da atividade acadêmico-industrial

Favela do Aço: pensando os dispositivos de controle da assistência social

Vamos falar sobre uma favela chamada Favela do Aço. Localizada na periferiada cidade do Rio de Janeiro, chega à academia a partir do meu contato com alguns moradores locais, cujas filhas participavam de um projeto executado pela Secretaria Municipal da Assistência Social. Duas características chamam a atenção na realidade dessa comunidade: o grande quantitativo de moradores em situação de rua podem ser encontrados na zona sul da cidade, e um dispositivo político inaugurado pela Secretaria chamado Pólo de Vigilância da Exclusão. Partimos da hipótese de que o Pólo de Vigilância da Exclusão foi um dispositivo político pensado como uma forma de barrar os moradores da favela de circular pelas ruas da zona sul da cidade, já que, uma vez incluídos em projetos sociais da prefeitura e mapeados por estes técnicos, o retorno para a rua pode significar a perda de projetos de transferência de renda, como o bolsa família ou outros projetos sociais.Nessa dissertação, buscamos, com a interlocução com o Serviço Social, trazer a perspectiva histórica das políticas sociais instituídas em nosso país, onde pudemos perceber a manutenção de algumas práticas construídas dentro de parâmetros sociais conservadores. Outras discussões também são contempladas nesse trabalho, onde convocamos a Sociologia, presentificada por Loïc Wacqüant, em sua análise a respeito da segregação social e a guetificação e a Filosofia, na figura de Foucault, com suas ponderações sobre os mecanismos de controle da sociedade. É nesse espírito que convido e desejo a todos uma boa leitura.

Avaliação da função endotelial em pacientes com hipertensão arterial resistente

A hipertensão arterial resistente (HAR) é definida pela persistência da pressão arterial (PA)≥140/90mmHg a despeito do uso de 3 anti-hipertensivos em doses plenas, incluindo diurético. Revisão recente da literatura mostra poucos estudos avaliando o perfil e o comportamento da função endotelial em pacientes com HAR. Objetiva avaliar a função endotelial em pacientes hipertensos resistentes. Estudo transversal com 60 pacientes que foram avaliados em uma visita (V3) de um estudo longitudinal, onde numa primeira fase todos pacientes tiveram padronização do tratamento anti-hipertensivo. Foram incluídos pacientes (V0) com PA>160/100mmHg e <220mmHg e todos receberam clortalidona 25mg/dia e enalapril 20mg 2x/dia ou losartana 50mg 2x/dia (intolerantes ao enalapril). Visita 1: se PA>140/90mmHg acrescentou-se anlodipino 5mg/dia, foi realizado avaliação laboratorial de rotina do hipertenso e monitorização ambulatorial da PA-24h (MAPA). Visita 2: se PA>140/90mmHganlodipino foi titulado para 10mg/dia. Visita 3: todos os pacientes receberam avaliação clínica, da pressão arterial por MAPA, laboratorial de rotina e da função endotelial. Formaram-se dois grupos: os que controlaram a PA, grupo hipertensão arterial controlada (HAC); e os que permaneceram com PA de consultório>140/90mmHg e PA na MAPA-24h>130/80mmHg, foram considerados resistentes. O grupo HAR recebeu aleatoriamente espironolactona ou clonidina por mais 12 semanas para tentar controlar a PA e o grupo HAC teve assistência farmacológica mantida no mesmo período. A PA foi avaliada por método oscilométrico com aparelho digital semi-automático Microlife modelo BP3AC1-1PC e MAPA por aparelho SpaceLabs 90207. A função endotelial avaliada através de tonometria arteriolar periférica (PAT) pelo Endo-PAT2000 e por biomarcadores (I-CAM-1, V-CAM-1, VEGF, MCP-1, IL-6, adiponectina) através da técnica LuminexTMxMAP. Dos 60 pacientes avaliados, 36 controlaram a PA, grupo HAC, e 24 permaneceram resistentes ao tratamento, grupo HAR, na visitaV3. Na avaliação da PA pela MAPA-24h observamos que no grupo HAC a PAS-24h foi de 121,1+1,7mmHg e no grupo HAR 147+3,3mmHg, enquanto a PAD-24h no grupo HAC foi de 76,64+1,5mmHg e no grupo HAR 88,58+2,4mmHg (p<0,0001). O descenso noturno, apesar de maior no grupo HAC, não apresentou significância estatística entre os dois grupos (p> 0,05). A função endotelial avaliada através do PAT mostrou índice de hiperemia reativa de 1,850,056 e 1,65+0,074 nos grupos HAC e HAR respectivamente (p= 0,036) e quando avaliada através dos biomarcadores observamos: ICAM-1 (HAC= 186,6+12,65 vs HAR= 240,9+23,76ng/ml, p= 0,038), VCAM-1 (HAC= 627,137,09vs HAR= 706,086,10ng/ml, p= 0,372),VEGF (HAC= 403,394,91 vs HAR= 612,788,27pg/ml, p= 0,123) e MCP-1 (HAC= 694,969,09 vs HAR= 787,052,80pg/ml, p= 0,315). Na avaliação dos biomarcadores inflamatórios, observamos IL-6 no grupo HAC= 1,8970,2165pg/mle no HAR= 9,7934,421pg/ml (p= 0,027) e adiponectina no grupo HAC= 105701516pg/ml e HAR= 84221295pg/ml (p=0,301). A razão de prevalência do comprometimento da função endotelial no grupo HAR foi de 54% (OR= 3,55; 95% IC 1,18- 10.67; p= 0,029). No presente trabalho, as análises das variáveis estudadas na visita V3, mostraram que os pacientes com HAR têm maior comprometimento da função endotelial que os pacientes com HAC.

Yielding of engineering polymers at strain rates of up to 500 s-1

A method is described for measuring the mechanical properties of polymers in compression at strain rates in the range approximately 300-500 s-1. A gravity-driven pendulum is used to load a specimen on the end of an instrumented Hopkinson output bar and the results are processed by a microcomputer. Stress-strain curves up to high strains are presented for polycarbonate, polyethersulphone and high density polyethylene over a range of temperatures. The value of yield stress, for all three polymers, was found to vary linearly with log (strain rate) at strain rates up to 500 s-1. © 1985.

Reinforcement learning with reference tracking control in continuous state spaces

The contribution described in this paper is an algorithm for learning nonlinear, reference tracking, control policies given no prior knowledge of the dynamical system and limited interaction with the system through the learning process. Concepts from the field of reinforcement learning, Bayesian statistics and classical control have been brought together in the formulation of this algorithm which can be viewed as a form of indirect self tuning regulator. On the task of reference tracking using a simulated inverted pendulum it was shown to yield generally improved performance on the best controller derived from the standard linear quadratic method using only 30 s of total interaction with the system. Finally, the algorithm was shown to work on the simulated double pendulum proving its ability to solve nontrivial control tasks. © 2011 IEEE.

Modelling and control of nonlinear systems using Gaussian processes with partial model information

Gaussian processes are gaining increasing popularity among the control community, in particular for the modelling of discrete time state space systems. However, it has not been clear how to incorporate model information, in the form of known state relationships, when using a Gaussian process as a predictive model. An obvious example of known prior information is position and velocity related states. Incorporation of such information would be beneficial both computationally and for faster dynamics learning. This paper introduces a method of achieving this, yielding faster dynamics learning and a reduction in computational effort from O(Dn2) to O((D - F)n2) in the prediction stage for a system with D states, F known state relationships and n observations. The effectiveness of the method is demonstrated through its inclusion in the PILCO learning algorithm with application to the swing-up and balance of a torque-limited pendulum and the balancing of a robotic unicycle in simulation. © 2012 IEEE.

A laboratory-scale buried charge simulator

An experimental technique has been developed in order to mimic the effect of landmine loading on materials and structures to be studied in a laboratory setting, without the need for explosives. Compressed gas is discharged beneath a sand layer, simulating the dynamic flow generated by a buried explosive. High speed photography reveals that the stages of soil motion observed during a landmine blast are replicated. The effect of soil saturation and the depth of the sand layer on sand motion are evaluated. Two series of experiments have been performed with the buried charge simulator to characterise subsequent impact of the sand. First, the time variation in pressure and impulse during sand impact on a stationary target is evaluated using a Kolsky bar apparatus. It is found that the pressure pulse imparted to the Kolsky bar consists of two phases: an initial transient phase of high pressure (attributed to wave propagation effects in the impacting sand), followed by a lower pressure phase of longer duration (due to lateral flow of the sand against the Kolsky bar). Both phases make a significant contribution to the total imparted impulse. It is found that wet sand exerts higher peak pressures and imparts a larger total impulse than dry sand. The level of imparted impulse is determined as a function of sand depth, and of stand-off distance between the sand and the impacted end of the Kolsky bar. The second study uses a vertical impulse pendulum to measure the momentum imparted by sand impact to a target which is free to move vertically. The effect of target mass upon imparted momentum is investigated. It is concluded that the laboratory-scale sand impact apparatus is a flexible tool for investigating the interactions between structures and dynamic sand flows. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.