Adaptive Penalty and Barrier function based on Fuzzy Logic

Optimization methods have been used in many areas of knowledge, such as Engineering, Statistics, Chemistry, among others, to solve optimization problems. In many cases it is not possible to use derivative methods, due to the characteristics of the problem to be solved and/or its constraints, for example if the involved functions are non-smooth and/or their derivatives are not know. To solve this type of problems a Java based API has been implemented, which includes only derivative-free optimization methods, and that can be used to solve both constrained and unconstrained problems. For solving constrained problems, the classic Penalty and Barrier functions were included in the API. In this paper a new approach to Penalty and Barrier functions, based on Fuzzy Logic, is proposed. Two penalty functions, that impose a progressive penalization to solutions that violate the constraints, are discussed. The implemented functions impose a low penalization when the violation of the constraints is low and a heavy penalty when the violation is high. Numerical results, obtained using twenty-eight test problems, comparing the proposed Fuzzy Logic based functions to six of the classic Penalty and Barrier functions are presented. Considering the achieved results, it can be concluded that the proposed penalty functions besides being very robust also have a very good performance.

Adaptive modeling and high quality spectral estimation for speech enhancement

In this work an adaptive modeling and spectral estimation scheme based on a dual Discrete Kalman Filtering (DKF) is proposed for speech enhancement. Both speech and noise signals are modeled by an autoregressive structure which provides an underlying time frame dependency and improves time-frequency resolution. The model parameters are arranged to obtain a combined state-space model and are also used to calculate instantaneous power spectral density estimates. The speech enhancement is performed by a dual discrete Kalman filter that simultaneously gives estimates for the models and the signals. This approach is particularly useful as a pre-processing module for parametric based speech recognition systems that rely on spectral time dependent models. The system performance has been evaluated by a set of human listeners and by spectral distances. In both cases the use of this pre-processing module has led to improved results.

Adaptive filtering for high quality HMM based speech synthesis

In this work an adaptive filtering scheme based on a dual Discrete Kalman Filtering (DKF) is proposed for Hidden Markov Model (HMM) based speech synthesis quality enhancement. The objective is to improve signal smoothness across HMMs and their related states and to reduce artifacts due to acoustic model's limitations. Both speech and artifacts are modelled by an autoregressive structure which provides an underlying time frame dependency and improves time-frequency resolution. Themodel parameters are arranged to obtain a combined state-space model and are also used to calculate instantaneous power spectral density estimates. The quality enhancement is performed by a dual discrete Kalman filter that simultaneously gives estimates for the models and the signals. The system's performance has been evaluated using mean opinion score tests and the proposed technique has led to improved results.

Adaptive Game Design Study of a fully adaptive framework

Adventure! The Paladin Order foi um projecto ambicioso que começou por ser desenvolvido como um video jogo completo. Tinha como objéctivo implementar uma ferramenta diferente que permitisse tornar o jogo completamente adaptativo às decisões do jogador tanto nas interacções e no diálogo com outras personagens, assim como no combate contra os variados inímigos do jogo. Devido à inexperiência do autor uma grande parte do tempo foi passado a estudar e a pesquisar várias possíveis soluções que permitissem criar um ambiente que fosse adaptativo de uma forma simples e interessante, não só para os programadores mas também para qualquer pessoa que fosse responsável por editar o diálogo e a história do jogo. Os resultados foram bastante interessantes, revelando um sistema que depende simultaneamente dos ficheiros de onde é retirado o diálogo, e de um sistema de personalidades que permite definir qual será o comportamento de qualquer objecto do jogo ou, pelo menos, como as outras personagens irão reagir. O produto final é uma ferramenta de bases sólidas que permite uma implementação relativamente simples de um sistema abrangente e adaptativo, com poucas falhas e apenas algumas questões de simplicidade de código.

Providing Adaptation for an Adaptive Hypermedia System

O ensino à distância cresceu consideravelmente nos últimos anos e a tendência é para que continue a crescer em anos vindouros. No entanto, enquanto que a maioria das plataformas de ensino à distância utilizam a mesma abordagem de ensino para todos os utilizadores, os estudantes que as usam são na realidade pessoas de diferentes culturas, locais, idades e géneros, e que possuem diferentes níveis de educação. Ao contrário do ensino à distância tradicional, os sistemas de hipermédia adaptativa educacional adaptam interface, apresentação de conteúdos e navegação, entre outros, às características, necessidades e interesses específicos de diferentes utilizadores. Apesar da investigação na área de sistemas de hipermédia adaptativa já estar bastante desenvolvida, é necessário efetuar mais desenvolvimento e experimentação de modo a determinar quais são os aspetos mais eficazes destes sistemas e avaliar o seu sucesso. A Plataforma de Aprendizagem Colaborativa da Matemática (PCMAT) é um sistema de hipermédia adaptativa educacional com uma abordagem construtivista, que foi desenvolvido com o objetivo de contribuir para a investigação na área de sistemas de hipermédia adaptativa. A plataforma avalia o conhecimento do utilizador e apresenta conteúdos e atividades adaptadas às características e estilo de aprendizagem dominante de estudantes de matemática do segundo ciclo. O desenvolvimento do PCMAT tem também o propósito de auxiliar os alunos Portugueses com a aprendizagem da matemática. De acordo com o estudo PISA 2012 da OCDE [OECD, 2014], o desempenho dos alunos Portugueses na área da matemática melhorou em relação à edição anterior do estudo, mas os resultados obtidos permanecem abaixo da média da OCDE. Por este motivo, uma das finalidades deste projeto é desenvolver um sistema de hipermédia adaptativa que, ao adequar o ensino da matemática às necessidades específicas de cada aluno, os assista com a aquisição de conhecimento. A adaptação é efetuada pelo sistema usando a informação constante no modelo do utilizador para definir um grafo de conceitos do domínio específico. Este grafo é adaptado do modelo do domínio e utilizado para dar resposta às necessidades particulares de cada aluno. Embora a trajetória inicial seja definida pelo professor, o percurso percorrido no grafo por cada aluno é determinado pela sua interação com o sistema, usando para o efeito a representação do conhecimento do aluno e outras características disponíveis no modelo do utilizador, assim como avaliação progressiva. A adaptação é conseguida através de alterações na apresentação de conteúdos e na estrutura e anotações das hiperligações. A apresentação de conteúdos é alterada mostrando ou ocultando cada um dos vários fragmentos que compõe as páginas dum curso. Estes fragmentos são compostos por diferentes objetos de aprendizagem, tais como exercícios, figuras, diagramas, etc. As mudanças efetuadas na estrutura e anotações das hiperligações têm o objetivo de guiar o estudante, apontando-o na direção do conhecimento mais relevante e mantendo-o afastado de informação inadequada. A escolha de objectos de aprendizagem adequados às características particulares de cada aluno é um aspecto essencial do modelo de adaptação do PCMAT. A plataforma inclui para esse propósito um módulo responsável pela recomendação de objectos de aprendizagem, e um módulo para a pesquisa e recuperação dos mesmos. O módulo de recomendação utiliza lógica Fuzzy para converter determinados atributos do aluno num conjunto de parâmetros que caracterizam o objecto de aprendizagem que idealmente deveria ser apresentado ao aluno. Uma vez que o objecto “ideal” poderá não existir no repositório de objectos de aprendizagem do sistema, esses parâmetros são utilizados pelo módulo de pesquisa e recuperação para procurar e devolver ao módulo de recomendação uma lista com os objectos que mais se assemelham ao objecto “ideal”. A pesquisa é feita numa árvore k-d usando o algoritmo k-vizinhos mais próximos. O modelo de recomendação utiliza a lista devolvida pelo módulo de pesquisa e recuperação para seleccionar o objecto de aprendizagem mais apropriado para o aluno e processa-o para inclusão numa das páginas Web do curso. O presente documento descreve o trabalho desenvolvido no âmbito do projeto PCMAT (PTDS/CED/108339/2008), dando relevância à adaptação de conteúdos.

Enhancing physical activity coaching through personalized motivational strategies and self-adaptive goal-setting: development of self-adaptive processes in a monitoring and coaching smartphone application

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Caracterização de cepas de referência de Leptospira sp utilizando a técnica de pulsed field gel electrophoresis

INTRODUÇÃO: A leptospirose é uma zoonose endêmica, mundialmente distribuída, causada por bactérias do gênero Leptospira. Este gênero compreende espécies patogênicas e saprofíticas, com mais de 200 sorovares distintos, dificultando sua caracterização. A técnica de pulsed field gel electrophoresis tem sido empregada como uma ferramenta para auxiliar nesta caracterização. Os objetivos deste trabalho foram padronizar a técnica de PFGE, determinar os perfis moleculares das cepas de referência utilizadas pelo Laboratório de Referência Nacional para Leptospirose/Centro Colaborador da Organização Mundial de Saúde para Leptospirose e criar um banco de dados com estes perfis. MÉTODOS: Foram analisadas, por PFGE, dezenove cepas utilizando a enzima de restrição NotI. RESULTADOS: Cada cepa apresentou um perfil único que pode ser considerado como uma identidade genômica específica, com exceção dos sorovares Icterohaemorrhagiae e Copenhageni, cujos perfis foram indistinguíveis. CONCLUSÕES: Dessa forma, foi possível a criação de um banco de perfis moleculares que está sendo utilizado no Laboratório para a comparação e identificação de cepas isoladas de quadros clínicos.

The impact of job insecurity on adaptive performance via burnout

Difficult and unpredictable times, due to economic instability, lead employees to feel high job insecurity. Organizations’ only way to subsistence is to search innovative ways of solving problems and find creative solutions. This study focuses on the impact that job insecurity has on adaptive performance, a recent measure integrating the response of creativity, reactivity in the face of emergencies, interpersonal adaptability, training effort, and handling work stress, and, mediated by burnout. From the responses of two questionnaires (????????1=252; ????????2=145), we conclude that job insecurity leads to exhaustion, but not to disengagement. In turn, it is the latter that demonstrates to have negative relations with some measures of adaptive performance. Thus, it is crucial to understand how organizations can minimize the inherent process.

Integrated management systems as complex adaptive systems

It is a difficult task to avoid the “smart systems” topic when discussing smart prevention and, similarly, it is a difficult task to address smart systems without focusing their ability to learn. Following the same line of thought, in the current reality, it seems a Herculean task (or an irreparable omission) to approach the topic of certified occupational health and safety management systems (OHSMS) without discussing the integrated management systems (IMSs). The available data suggest that seldom are the OHSMS operating as the single management system (MS) in a company so, any statement concerning OHSMS should mainly be interpreted from an integrated perspective. A major distinction between generic systems can be drawn between those that learn, i.e., those systems that have “memory” and those that have not. These former systems are often depicted as adaptive since they take into account past events to deal with novel, similar and future events modifying their structure to enable success in its environment. Often, these systems, present a nonlinear behavior and a huge uncertainty related to the forecasting of some events. This paper seeks to portray, for the first time as we were able to find out, the IMSs as complex adaptive systems (CASs) by listing their properties and dissecting the features that enable them to evolve and self-organize in order to, holistically, fulfil the requirements from different stakeholders and thus thrive by assuring the successful sustainability of a company. Based on the revision of literature carried out, this is the first time that IMSs are pointed out as CASs which may develop fruitful synergies both for the MSs and for CASs communities. By performing a thorough revision of literature and based on some concepts embedded in the “DNA” of the subsystems implementation standards it is intended, specifically, to identify, determine and discuss the properties of a generic IMS that should be considered to classify it as a CAS.

Surface plasmon resonance-coupled photoluminescence and resistive switching behavior of pulsed laser-deposited Ag:SiC nanocermet thin films

In this study, Ag:SiC nanocermets were prepared via rapid thermal annealing (RTA) of pulsed laser-deposited SiC/Ag/SiC trilayers grown on Si substrate. Atomic force microscope images show that silver nanoparticles (Ag NPs) are formed after RTA, and the size of NPs increases with increasing Ag deposition time (t Ag). Sharp dip observed in the reflectance spectra confirmed the existence of Ag surface plasmons (SPs). The infrared transmission spectra showed an intense and broad absorption band around 780–800 cm−1 that can be assigned to Si-C stretching vibration mode. Influence of t Ag on the spectral characteristics of SP-enhanced photoluminescence (PL) and electrical properties of silicon carbide (SiC) films has been investigated. The maximum PL enhancement by 5.5 times for Ag:SiC nanocermets is achieved when t Ag ≈ 50 s. This enhancement is due to the strong resonant coupling between SiC and the SP oscillations of the Ag NPs. Presence of Ag NPs in SiC also induces a forming-free resistive switching with switching ratio of 2 × 10−2. The analysis of I–V curves demonstrates that the trap-controlled space-charge-limited conduction with filamentary model is the governing mechanism for the resistive switching in nanocerment thin films.

Structural, optical and magnetic properties of pulsed laser deposited Co-doped ZnO films

Zn1−xCoxO films with different Co concentrations (with x=0.00, 0.10, 0.15, and 0.30) were grown by pulsed laser deposition (PLD) technique. The structural and optical properties of the films were investigated by grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD), Raman spectroscopy and photoluminescence (PL). The magnetic properties were measured by conventional magnetometry using a SQUID and simulated by ab-initio calculations using Korring–Khon–Rostoker (KKR) method combined with coherent potential approximation (CPA). The effect of Co-doping on the GIXRD and Raman peaks positions, shape and intensity is discussed. PL studies demonstrate that Co-doping induces a decrease of the bandgap energy and quenching of the UV emission. They also suggest the presence of Zn interstitials when x≥0.15. The 10% Co-doped ZnO film shows ferromagnetism at 390 K with a spontaneous magnetic moment ≈4×10−5 emu and coercive field ≈0.17 kOe. The origin of ferromagnetism is explained based on the calculations using KKR method.

Adaptive facade systems - review of performance requirements, design approaches, use cases and market needs

The paper reflects the work of COST Action TU1403 Workgroup 3/Task group 1. The aim is to identify research needs from a review of the state of the art of three aspects related to adaptive façade systems: (1) dynamic performance requirements; (2) façade design under stochastic boundary conditions and (3) experiences with adaptive façade systems and market needs.

Pervasive adaptive data acquisition gateway for critical healthcare

The data acquisition process in real-time is fundamental to provide appropriate services and improve health professionals decision. In this paper a pervasive adaptive data acquisition architecture of medical devices (e.g. vital signs, ventilators and sensors) is presented. The architecture was deployed in a real context in an Intensive Care Unit. It is providing clinical data in real-time to the INTCare system. The gateway is composed by several agents able to collect a set of patients’ variables (vital signs, ventilation) across the network. The paper shows as example the ventilation acquisition process. The clients are installed in a machine near the patient bed. Then they are connected to the ventilators and the data monitored is sent to a multithreading server which using Health Level Seven protocols records the data in the database. The agents associated to gateway are able to collect, analyse, interpret and store the data in the repository. This gateway is composed by a fault tolerant system that ensures a data store in the database even if the agents are disconnected. The gateway is pervasive, universal, and interoperable and it is able to adapt to any service using streaming data.

Adaptive methods for user-centered organization of music collections

Zugl.: Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2011

Adaptive Verfahren zur numerischen Berechnung von Reaktions-Diffusions-Systemen

Reaction-diffusion problems, finite elements, unstructured grid, grid adaption, W-method, stiffness, local partitioning, excitable medium, spiral wave drift