En la biología de sistemas, una ruta biológica representa una secuencia de reacciones o interacciones entre un grupo de genes expresados que participan en un proceso biológico. Durante la última década, el análisis de las rutas biológicas se ha convertido en una estrategia clave para la comprensión de los significados biológicos de experimentos de alto rendimiento sobre un grupo de genes. Detrás de la idea del análisis de estas rutas existe el supuesto de que, para muchos fenómenos celulares complejos, resulta muy difícil encontrar una explicación mediante estudios que sólo se centran en una mirada al nivel de los genes. En particular esta tesis se centra en la investigación de técnicas de análisis de diafonía (cross-talk) entre rutas biológicas (pathways), enriqueciendo esta información por datos de experimentos de microarray mediante biclustering. De esta forma, se busca proveer una metodología bioinformática que identifique relaciones entre rutas biológicas y las explique, proporcionando información útil para asistir a expertos en biología molecular. Para cumplir este objetivo se desarrollaron métodos computacionales para el análisis tanto topológico como de enriquecimiento a nivel de rutas biológicas. Una de las herramientas desarrolladas, BAT(Gallo, Dussaut, Carballido, & Ponzoni, 2010), plantea la ejecución del algoritmo BiHEA(Gallo, Carballido, & Ponzoni, 2009), que realiza biclustering sobre los datos. Esto permite la identificación de grupos de genes co-expresados bajo ciertos subconjuntos de condiciones experimentales. Esta herramienta es utilizada en conjunto con otra, denominada PET, diseñada para utilizar datos topológicos relevantes a nivel de genes y proyectarlos a nivel de rutas biológicas para una mejor comprensión de los mecanismos de señalización que coordinan distintos procesos celulares. Se estudiaron y validaron estos métodos con datos de la enfermedad de Alzheimer, contrastando los resultados con los obtenidos por otros métodos publicados recientemente. De este modo, se puso en evidencia la relevancia de combinar técnicas de análisis topológico con enriquecimiento basado en datos de expresión y detección de sincronización entre rutas biológicas mediante el uso de métodos de biclustering como una estrategia integral para la identificación de diafonía entre procesos biológicos. / In systems biology, a pathway represents a sequence of reactions or interactions between a group of expressed genes involved in a biological process. During the last decade, the analysis of biological pathways has become a key strategy for the understanding of biological meanings in high throughput experiments on a group of genes. Behind the idea of the analysis of these pathways there is the assumption that, for many complex cellular phenomena, it is very difficult to find an explanation through studies that focus only at a gene level. In particular, this thesis focuses on the investigation of cross-talk analysis techniques between biological pathways, also enriching this information by microarray experiments data usingbiclustering. By means of this combination, the idea is to count with a bioinformatics approach that identifies and explains relationships between biological pathways thus providing useful information to assist experts in molecular biology information. To meet this objective, computational methods for analysis of biological pathways, including enrichment analysis, and analysis at a topological level,has been developed. One of the tools developed, BAT (Gallo, Dussaut, Carballido, & Ponzoni, 2010)raises the algorithm execution BiHEA (Gallo, Carballido, & Ponzoni, 2009), which is a biclustering multi-objective algorithm. This allows the identification of clusters of co-expressed subsets of genes under certain experimental conditions. This tool is used in conjunction with other, called PET, designed to use topological data relevant at gene level and project biological pathways for better understanding of the signaling mechanisms that coordinate various cellular processes. We studied these methods and validated them with data from Alzheimer's disease, contrasting results with those of other recently published methods. Thus, is highlighted the importance of combining topological analysis techniques with enrichment expression data based on detection and synchronization between biological pathways using methods of biclustering as a comprehensive strategy for identifying crosstalk between biological processes.

Con el propósito de evitar el efecto del metamerismo en la medición de color de los dispositivos de captura de imágenes, se han desarrollado técnicas basadas en el uso de filtros de banda ancha o estrecha acoplados a una cámara digital monocromática de laboratorio para capturar información de color a distintas longitudes de onda y poder realizar la reconstrucción de la reflectancia espectral de la escena basada en un análisis de componentes principales, un análisis de componentes independientes o una matriz de pseudoinversa directa. Lo que no ha quedado cubierto por el estado del arte es la posibilidad de emplear una técnica de reconstrucción basada, no en el uso de filtros, sino en el uso de iluminantes con diferentes temperaturas de color y una cámara doméstica. En el presente trabajo se explora esa posibilidad y se proponen además dos métodos adicionales para la reconstrucción de la reflectancia espectral, basados en el cálculo de las mínimas distancias Euclídeas dentro del espacio Lab entre el parche de color que se desea reconstruir y un subconjunto de parches de color de la carta de entrenamiento. / Valle Fayos, JVD. (2015). Aportaciones a la reconstrucción de la reflectancia espectral de una carta de color mediante la captura de imágenes con cámara digital tricromática y distintos iluminantes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48562

[ES] El diseño acertado de las redes presurizadas de riego constituye la fase preliminar de una buena gestión de estos sistemas. La posibilidad de que, en ciertas condiciones, sea ventajoso el diseño de estas redes para su explotación mediante riego a turnos motiva este trabajo. El factor económico juega un papel fundamental en el diseño de las redes de presurizadas de riego en general y en particular en la concepción de aquellas pensadas para operar a turnos que es el campo de aplicación que nos atañe, en el que se han encontrado muy pocas investigaciones precedentes. La primera etapa del trabajo desarrollado ha consistido en la formulación e implementación completa de un Algoritmo Híbrido (AG-PNL) para el diseño óptimo de redes de riego a presión operando a turnos con topología dada, para lo cual se ensambla un algoritmo evolutivo, Algoritmo Genético (AG), y un algoritmo determinístico, basado en Programación No Lineal (PNL). Este Algoritmo Híbrido permite asignar los turnos a los hidrantes y los diámetros a las conducciones, de manera que el costo del diseño resultante sea mínimo. El problema de diseño económico de la red se formula en términos de una función objetivo que minimice los costos asociados a la red de conducciones para una asignación de turnos dada, satisfaciendo las restricciones y las leyes físicas que gobiernan el funcionamiento del sistema. La función objetivo se evalúa por un método explícito como el Algoritmo de Programación No Lineal de Gradiente Reducido Generalizado (GRG). Las otras variables que el Algoritmo Híbrido determina son las asignaciones de turnos a cada hidrante que conduce al mínimo costo de la red. Para ello se recurre al uso de un Algoritmo Genético donde la función objetivo que evalúa el fitness de la población es precisamente el costo mínimo de la red, calculado mediante el algoritmo PNL-GRG asociado a cada individuo en el espacio de asignaciones de turnos. En la segunda parte se validan los resultados de diseño del AG-PNL con otros métodos alternativos de diseño óptimo en un conjunto de 9 Casos de Estudio, extraídos de proyectos reales con una amplia diversidad de condiciones operativas, topográficas, y dimensión. Paralelamente se analiza la capacidad de las redes diseñadas para poder encajar cambios posteriores en la asignación de turnos, caracterizando esta flexibilidad con un nuevo indicador, IFCT. Este análisis también se realiza considerando diseños alternativos de las mismas redes para operar a la demanda, con la precaución de adoptar parámetros y condiciones de diseño que hagan significativa la comparación. Los resultados de diseño de las redes de riego a presión operando a turnos mediante el AG-PNL una vez que se normalizan conducen a redes con un costo menor en hasta 10.3 % que el método alternativo "clásico" más eficiente considerado, método en donde los turnos se definen de formas heurística. A la vez estas redes gozan de un mayor IFCT en hasta 8.5 %. Se observó una elevada variabilidad de las diferencias de costos entre diseños a la demanda y a turnos en cada Caso de Estudio, con unos ahorros en el diseño a turnos respecto a la demanda situados entre el 4.5% y el 48%. Se ha señalado una posible aplicación adicional del indicador de flexibilidad (IFCT) como criterio de ayuda a la decisión sobre la conveniencia de selección de un diseño a turnos o la demanda. / [CA] El disseny encertat de les xarxes pressuritzades de reg constitueix la fase preliminar d'una bona gestió d'aquests sistemes. La possibilitat que, en certes condicions, sigui avantatjós el disseny d'aquestes xarxes per a la seva explotació mitjançant reg a torns motiva aquest treball. El factor econòmic juga un paper fonamental en el disseny de les xarxes de pressuritzades de reg en general i en particular en la concepció d'aquelles pensades per operar a torns que és el camp d'aplicació que ens pertoca, en el qual s'han trobat molt poques investigacions precedents. La primera etapa del treball desenvolupat ha consistit en la formulació i implementació completa d'un Algorisme Híbrid (AG-PNL) per al disseny òptim de xarxes de reg a pressió operant a torns amb topologia donada, per a això s'acobla un algoritme evolutiu, Algorisme genètic (AG), i un algoritme determinístic, basat en Programació No Lineal (PNL). Aquest Algorisme Híbrid permet assignar els torns als hidrants i els diàmetres a les conduccions, de manera que el cost del disseny resultant sigui mínim. El problema de disseny econòmic de la xarxa es formula en termes d'una funció objectiu que minimitzi els costos associats a la xarxa de conduccions per a una assignació de torns donada, satisfent les restriccions i les lleis físiques que governen el funcionament del sistema. La funció objectiu s'avalua per un mètode explícit com el Algorisme de Programació No Lineal de Gradient Reduït Generalitzat (GRG). Les altres variables que l'Algorisme Híbrid determina són les assignacions de torns a cada hidrant que condueix al mínim cost de la xarxa. Per a això es recorre a l'ús d'un Algorisme Genètic on la funció objectiu que avalua el fitness de la població és precisament el cost mínim de la xarxa, calculat mitjançant l'algoritme PNL-GRG associat a cada individu en l'espai d'assignacions de torns. A la segona part es validen els resultats de disseny de l'AG-PNL amb altres mètodes alternatius de disseny òptim en un conjunt de 9 Casos d'Estudi, extrets de projectes reals amb una àmplia diversitat de condicions operatives, topogràfiques, i dimensió. Paral·lelament s'analitza la capacitat de les xarxes dissenyades per a poder encaixar canvis posteriors en l'assignació de torns, caracteritzant aquesta flexibilitat amb un nou indicador, IFCT. Aquesta anàlisi també es realitza considerant dissenys alternatius de les mateixes xarxes per operar a la demanda, amb la precaució d'adoptar paràmetres i condicions de disseny que facin significativa la comparació. Els resultats de disseny de les xarxes de reg a pressió operant a torns mitjançant el AG-PNL una vegada que es normalitzen condueixen a xarxes amb un cost menor en fins 10.3% que el mètode alternatiu "clàssic" més eficient considerat, mètode on els torns es defineixen de formes heurística. Alhora aquestes xarxes gaudeixen d'un major IFCT en fins a 8.5%. Es va observar una elevada variabilitat de les diferències de costos entre dissenys a la demanda i als torns en cada cas d'estudi, amb uns estalvis en el disseny a torns que fa a la demanda situats entre el 4.5% i el 48%. S'ha assenyalat una possible aplicació addicional de l'indicador de flexibilitat (IFCT) com a criteri d'ajuda a la decisió sobre la conveniència de selecció d'un disseny a torns o la demanda. / [EN] The successful design of pressurized irrigation networks is the preliminary phase of good management of these systems. The possibility that, in certain conditions, it is advantageous to design these networks for exploitation through turn-based irrigation motivates this work. The economic factor plays a fundamental role in the design of networks of pressurized irrigation in general and in particular in the conception of those designed to operate in shifts that is the field of application that concerns us, in which they have found very few previous investigations. The first stage of the work developed has been the formulation and complete implementation of a Hybrid Algorithm (GA-NLP) for the optimal design of irrigation networks under pressure operating with given topology, for which an evolutionary algorithm is assembled, Genetic Algorithm (GA), and a deterministic algorithm, based on Nonlinear Programming (NLP). This Hybrid Algorithm allows you to assign the hydrant shifts and the diameters to the pipes, so that the resulting design cost is minimal. The problem of economic design of the network is formulated in terms of an objective function that minimizes the costs associated with the network of pipelines for a given shift assignment, satisfying the restrictions and physical laws that govern the operation of the system. The objective function is evaluated by an explicit method such as the Generalized Reduced Gradient Nonlinear Programming Algorithm (GRG). The other variables that the Hybrid Algorithm determines are the shift assignments to each hydrant that leads to the minimum cost of the network. For this, the use of a Genetic Algorithm is used, where the objective function that evaluates the fitness of the population is precisely the minimum cost of the network, calculated by means of the NLP-GRG algorithm associated to each individual in the space of shift assignments. In the second part the GA-NLP design results are validated with other alternative optimal design methods in a set of 9 Case Studies, extracted from real projects with a wide diversity of operational, topographic, and dimension conditions. At the same time, the capacity of the networks designed to fit later changes in the allocation of shifts is analyzed, characterizing this flexibility with a new indicator, IFCT. This analysis is also done considering alternative designs of the same networks to operate on demand, with the precaution of adopting parameters and design conditions that make the comparison meaningful. The design results of pressure irrigation networks operating in turn using GA-NLP once they are normalized lead to networks with a lower cost in up to 10.3% than the more efficient "classic" alternative method considered, a method where shifts are defined in heuristic ways. At the same time, these networks enjoy a higher IFCT in up to 8.5%. We observed a high variability of the cost differences between designs to the demand and to shifts in each Case Study, with savings in the design in turns with respect to the demand located between 4.5% and 48%. A possible additional application of the flexibility indicator (IFCT) has been pointed out as a criterion to help decide on the convenience of selecting a shift design or demand. / Lapo Pauta, CM. (2019). DISEÑO ÓPTIMO DE REDES DE RIEGO A PRESIÓN PARA SU EXPLOTACIÓN A TURNOS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/130210

Made available in DSpace on 2016-07-27T13:44:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ELIEZER MARQUES FARIA.pdf: 1189777 bytes, checksum: 3b272bdc330a48f2bf2125ac34a9c20c (MD5) Previous issue date: 2013-08-21 / The discipline whose content is algorithms can aid in cognitive development of the student by requiring him to work some higher mental functions such as logical reasoning, abstraction, voluntary attention, among others. To do so requires that he develop reading and text comprehension, memory, the relationship of prior knowledge to solve problems, among other mental abilities. Therefore, their use has been recommended as early as high school. Both the algorithm and the algorithmic thinking are being applied in many different areas of knowledge (Psychology, Medicine, Portuguese, Computer, etc.). Nevertheless, the low level of learning algorithms is a problem that occurs worldwide, including in the upper reaches of Technology in GIS, offered at the Federal Institute of Goiás, Goiânia campus. In general, the work and research carried out on the learning algorithm presented solutions through design/construction of computerized tools or by changing the methodology used in the classroom. We believe it is necessary to understand and analyze this problem from a perspective grounded in a theory of learning, in order to realize the whole process, not limited to the empirical aspects arising from poor training of teachers and students. Therefore, this research was based on Cultural-Historical Theory of Lev S. Vygotsky, considering aspects such as the formation of concepts, the Zone of Proximal Development and Learning. The central question of this research is: the point of view of THC, what is the role of teaching and learning algorithms? This question becomes general objective: To analyze the role of teaching and learning algorithms from the perspective of THC. It was found that the low level of learning algorithm is related to the role assigned to the subject by the subjects involved in this process, which are: the teacher and the students. Therefore, the results measured in this study reinforce the need for change in the paradigm modeled on an instrumental education. / A disciplina cujo conteúdo é Algoritmos pode auxiliar no desenvolvimento cognitivo do aluno ao exigir que ele trabalhe algumas funções mentais superiores tais como: o raciocínio lógico, a abstração, a atenção voluntária, dentre outras. Para tanto, requer que ele desenvolva a leitura e compreensão de texto, a memória, a relação de conhecimentos anteriores para a resolução de problemas, dentre outras habilidades mentais. Por isso, a sua utilização vem sendo recomendada já a partir do ensino médio. Tanto o Algoritmo quanto o pensamento algorítmico vêm sendo aplicados nas mais diversas áreas de conhecimento (Psicologia, Medicina, Português, Computação, etc.). Apesar disso, o baixo nível de aprendizagem em Algoritmos é um problema que ocorre em nível mundial, inclusive no curso superior de Tecnologia em Geoprocessamento, ofertado no Instituo Federal de Goiás, campus Goiânia. De uma maneira geral, os trabalhos e pesquisas realizados sobre a aprendizagem de Algoritmo apresentam soluções que passam pela concepção/construção de ferramentas informatizadas ou pela mudança da metodologia utilizada nas aulas. Acreditamos que se faz necessária a compreensão e a análise deste problema sob uma perspectiva embasada em uma teoria da aprendizagem, de forma a dar conta do processo como um todo, não se limitando aos aspectos empíricos advindos da formação precária dos professores e dos alunos. Para tanto, essa pesquisa foi fundamentada na Teoria Histórico-Cultural de Lev S. Vygotsky, considerando pontos como: a formação de conceitos, a Zona de Desenvolvimento Proximal e a Aprendizagem. A questão central desta pesquisa é: do ponto de vista da THC, qual é o papel do ensino e da aprendizagem de Algoritmos? Desta questão, toma-se por objetivo geral: Analisar o papel do ensino e da aprendizagem de Algoritmos sob a perspectiva da THC. Verificou-se que o baixo nível de aprendizagem de Algoritmo está relacionado com o papel atribuído à disciplina pelos sujeitos envolvidos nesse processo, quais sejam: o professor e os alunos. Logo, os resultados aferidos nesta pesquisa reafirmam a necessidade da mudança no paradigma construído nos moldes de uma educação instrumental.

Made available in DSpace on 2015-03-05T13:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 27 / Nenhuma / Problemas de pessoal, produtividade e contenção de custos afetam todas as áreas de negócio, inclusive os provedores de cuidados de saúde. Porém, nesta área o controle dos custos não pode comprometer a qualidade do atendimento. É neste contexto que uma ferramenta computacional para a elaboração das escalas de trabalho de pessoal de enfermagem torna-se importante. Esta é uma tarefa realizada manualmente na maioria dos hospitais e clínicas, consumindo muito tempo e nem sempre atendendo completamente a legislação e normas vigentes. No Brasil há falta de ferramentas computacionais para a elaboração destas escalas, ou mesmo para a avaliação das escalas desenvolvidas. O objetivo desta pesquisa é encontrar uma solução, computacionalmente viável, para a geração de escalas de trabalho mensais para os técnicos de enfermagem, de acordo com as regras operacionais dos hospitais e as restrições da legislação. Deseja-se ainda obter maior nível de satisfação dos funcionários atendendo preferências de dias de folga e distribui / Problems of personnel, productivity and cost restriction affect all areas of a business, including the health care providers. However, in this area, cost control cannot endanger the quality of service. In this context, a software for creating the schedule of nursing personnel becomes important. This is a hand-made task in the majority of hospitals and clinics. It is time consuming and does not always comply to the legislation and the valid rules. In Brazil, there is a lack of computer tools for the creation of these schedules or even for the evaluation of the ones already developed. This research aims at finding a technologically feasible solution for the generation of monthly schedules for the nursing technicians, according to the operational rules of hospitals and legislation restrictions. It also aims at giving the employees a higher level of satisfaction, concerning their day off preferences and equitable distribution of duties on Saturdays, Sundays and holidays. The proposal is to apply a Tabu Search me

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2013-01-28T13:46:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_AlgoritmosCulturaisAbordagem.pdf: 1360669 bytes, checksum: 17fb217e7255ede1a2f4ac1767703825 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-01-28T17:07:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_AlgoritmosCulturaisAbordagem.pdf: 1360669 bytes, checksum: 17fb217e7255ede1a2f4ac1767703825 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-28T17:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_AlgoritmosCulturaisAbordagem.pdf: 1360669 bytes, checksum: 17fb217e7255ede1a2f4ac1767703825 (MD5) Previous issue date: 2012 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Em muitos problemas de otimização há dificuldades em alcançar um resultado ótimo ou mesmo um resultado próximo ao valor ótimo em um tempo viável, principalmente quando se trabalha em grande escala. Por isso muitos desses problemas são abordados por heurísticas ou metaheurísticas que executam buscas por melhores soluções dentro do espaço de busca definido. Dentro da computação natural estão os Algoritmos Culturais e os Algoritmos Genéticos, que são considerados metaheurísticas evolutivas que se complementam devido ao mecanismo dual de herança cultura/genética. A proposta do presente trabalho é estudar e utilizar tais mecanismos acrescentando tanto heurísticas de busca local como multipopulações aplicados em problemas de otimização combinatória (caixeiro viajante e mochila), funções multimodais e em problemas restritos. Serão executados alguns experimentos para efetuar uma avaliação em relação ao desempenho desses mecanismos híbridos e multipopulacionais com outros mecanismos dispostos na literatura de acordo com cada problema de otimização aqui abordado. / In many optimization problems is hard to reach a good result or a result close to the optimum value in a feasible time, especially when working on large scale. So, many of these problems are addressed by heuristics or metaheuristics running search for better solutions within the defined search space. Within the natural computing algorithms there are the cultural and genetic algorithms. These are evolutionary metaheuristics complement each other due to the dual mechanism of cultural heritage/genetic. The purpose of this paper is to study and use such mechanisms adding local search heuristics and multipopulation applied to combinatorial optimization problems (knapsack and travel salesman problems), constrained problems and multimodal functions. Some experiments have been conducted to assess the performance of the proposed combination of meta-heuristisc and heuristics mechanisms against approaches found in literature as applied to problem addressed here.

Submitted by Geyciane Santos (geyciane_thamires@hotmail.com) on 2015-06-24T12:53:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elda Nunes de Carvalho.pdf: 2461744 bytes, checksum: 32fc857bfdb9e7a48176274b174bf16e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-24T15:01:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elda Nunes de Carvalho.pdf: 2461744 bytes, checksum: 32fc857bfdb9e7a48176274b174bf16e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-24T15:01:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elda Nunes de Carvalho.pdf: 2461744 bytes, checksum: 32fc857bfdb9e7a48176274b174bf16e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-24T15:19:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elda Nunes de Carvalho.pdf: 2461744 bytes, checksum: 32fc857bfdb9e7a48176274b174bf16e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-24T15:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elda Nunes de Carvalho.pdf: 2461744 bytes, checksum: 32fc857bfdb9e7a48176274b174bf16e (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Unmanned aerial vehicles (UAV’s) have been the target of research in many applications where there are hazardous conditions to the integrity of the crew. A great effort has been made to increase the autonomy of UAV’s to perform these missions. In the military domain these studies have shown good results. On the other hand, in civil area, researches are still a challenge, due to the lack of investments for the development and absence of specific rules. However, in some situations, the lack of pilots onboard becomes mission execution a nontrivial task. An example is missions on dense forest environments with, specific feature of the Amazon region. This scenario presents a critical role both in autonomous navigation mode and the remotely operated mode, due to the difficulty of navigation in such environments. The use of planners has enabled obtaining paths or trajectories that satisfy criteria navigation performance meeting the requirements of the mission. In general, a set of points is defined in the vehicle navigation space and the planner finds a path that passes through all of these points, taking into account the constraints of motion, time and / or energy consumption of the vehicle. This work addresses the construction of a path planner for fixed wing UAV navigation in three dimensional spaces about sparse forest regions with restriction of flight due to weather and environmental conditions. Unlike the traditional way, the methodology developed here gets specific points in three-dimensional space regions that favor the criteria for flight safety and maneuverability of the aircraft and also meet the requirements of the mission, paving the way from the interpolation of these points with points crossing the coming mission. Experimental tests by simulation in different scenarios show the applicability of UAVpath planner in actual service security and improving mission performance. / Os veículos aéreos não tripulados (VANT) têm sido alvo de pesquisas em diversasaplicações.Um grande esforço tem sido feito para aumentar a autonomia dos VANT’s ao realizar essas missões. Na área militar essas pesquisas têm mostrados bons resultados, por outro lado, na área civil as pesquisas aindasão um desafio, pela carência de investimentos para o desenvolvimento e falta de regulamentação especifica. No entanto, em algumas situações, a falta de pilotoabordo torna a execução da missão uma tarefa não trivial. Um exemplo disso são missões realizadas sobre ambientes florestais com mata densa, característica especificada Região Amazônica. Este cenárioapresentaum papel crítico tanto no modo de navegação autônoma quanto no modoremotamente operado, devido àdificuldade de navegação em tais ambientes. O uso de planejadores tem viabilizadoa obtenção de caminhos ou trajetórias que satisfaçam critérios de desempenho de navegação atendendo aos requisitos da missão. Em geral, um conjunto de pontos passagem é definido no espaço de navegação do veículo e o planejador encontra um caminho que passa por sobre todos esses pontos, levando em consideração as restrições de movimento, tempo, condições ambientaise/ou o consumo de energia do veiculo.Este trabalhoaborda a construção de um planejador de caminho para navegação do VANT de asa fixa no espaço tridimensional sobre regiões esparsas de florestascom restrição de voo devido àscondições de dirigibilidade, climáticas, ambientais. De maneira diferente das tradicionais, a metodologia aqui desenvolvida obtém pontos específicos em regiões do espaço tridimensional que favoreçam os critérios de segurança do voo e dirigibilidade da aeronave e também atendam aos requisitos da missão, construindo o caminho a partir da interpolação desses pontos com os pontos de passagem oriundos da missão. Testes experimentais por meio de simulaçãoem diferentes cenários mostram à aplicabilidade do planejador de caminho em VANT reais no atendimento a segurançae na melhoria do desempenho da missão.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-20Bitstream added on 2014-06-13T19:28:05Z : No. of bitstreams: 1 zini_eoc_me_ilha.pdf: 1142984 bytes, checksum: 4ff93a7fe459a5a56e15da26b7a6dd45 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta uma metodologia composta de duas fases para resolver problemas de otimização com restrições usando uma estratégia multiobjetivo. Na primeira fase, o esforço concentra-se em encontrar, pelo menos, uma solução factível, descartando completamente a função objetivo. Na segunda fase, aborda-se o problema como biobjetivo, onde se busca a otimização da função objetivo original e maximizar o cumprimento das restrições. Na fase um propõe-se uma estratégia baseada na diminuição progressiva da tolerância de aceitação das restrições complexas para encontrar soluções factíveis. O desempenho do algoritmo é validado através de 11 casos testes bastantes conhecidos na literatura especializada. / This work presents a two-phase framework for solving constrained optimization problems using a multi-objective strategy. In the first phase, the objective function is completely disregarded and entire search effort is directed toward finding a single feasible solution. In the second phase, the problem is treated as a bi-objective optimization problem, where the technique converts constrained optimization to a two-objective optimization: one is the original objective function; the other is the degree function violating the constraints. In the first phase a methodology based on progressive decrease of the tolerance of acceptance of complex constrains is proposed in order to find feasible solutions. The approach is tested on 11 well-know benchmark functions.

Submitted by DANIELA CABRAL DE OLIVEIRA null (danielacaboliveira@gmail.com) on 2017-07-31T18:25:34Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 4071736 bytes, checksum: 8334dda6779551cc88a5687ed7937bb3 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-08-03T16:52:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveira_dc_me_ilha.pdf: 4071736 bytes, checksum: 8334dda6779551cc88a5687ed7937bb3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-03T16:52:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveira_dc_me_ilha.pdf: 4071736 bytes, checksum: 8334dda6779551cc88a5687ed7937bb3 (MD5) Previous issue date: 2017-06-28 / Este trabalho introduz uma nova metodologia de Monitoramento da Integridade de Estruturas (SHM, do inglês Structural Health Monitoring) utilizando algoritmos de aprendizado de máquina não-supervisionado para localização e detecção de dano. A abordagem foi testada em material isotrópico (placa de alumínio). Os dados experimentais foram cedidos por Rosa (2016). O banco de dados disponibilizado é abrangente e inclui medidas em diversas situações. Os transdutores piezelétricos foram colados na placa de alumínio com dimensões de 500 x 500 x 2mm, que atuam como sensores e atuadores ao mesmo tempo. Para manipulação dos dados foram analisados os sinais definindo o primeiro pacote do sinal (first packet), considerando apenas o intervalo de tempo igual ao tempo da força de excitação. Neste caso, na há interferência dos sinais refletidos nas bordas da estrutura. Os sinais são obtidos na situação sem dano (baseline) e, posteriormente nas diversas situações de dano. Como método de avaliação do quanto o dano interfere em cada caminho, foram implementadas as seguintes métricas: pico máximo, valor médio quadrático (RMSD), correlação entre os sinais, normas H2 e H∞ entre os sinais baseline e sinais com dano. Logo após o cálculo das métricas para as diversas situações de dano, foi implementado o algoritmo de aprendizado de máquina não-supervisionado K-Means no matlab e também testado no toolbox Weka. No algoritmo K-Means há a necessidade da pré-determinação do número de clusters e isto pode dificultar sua utilização nas situações reais. Então, fez se necessário a implementação de um algoritmo de aprendizado de máquina não-supervisionado que utiliza propagação de afinidades, onde a determinação do número de clusters é definida pela matriz de similaridades. O algoritmo de propagação de afinidades foi desenvolvido para todas as métricas separadamente para cada dano. / This paper introduces a new Structural Health Monitoring (SHM) methodology using unsupervised machine learning algorithms for locating and detecting damage. The approach was tested with isotropic material in an aluminum plate. Experimental data were provided by Rosa (2016). This provided database is open and includes measures in a variety of situations. The piezoelectric transducers were bonded to the aluminum plate with dimensions 500 x 500 x 2mm, and act as sensors and actuators simultaneously. In order to manipulate the data, signals defining the first packet were analyzed. It considers strictly the time interval equal to excitation force length. In this case, there is no interference of reflected signals in the structure boundaries. Signals are gathered at undamaged situation (baseline) and at several damage situations. As an evaluating method of how damage interferes in each path, it was implemented the following metrics: maximum peak, root-mean-square deviation (RMSD), correlation between signals, H2 and H∞ norms regarding baseline and damaged signals. The metrics were computed for numerous damage situations. The data were evaluated in an unsupervised K-Means machine learning algorithm implemented in matlab and also tested in Weka toolbox. However, the K-Means algorithm requires the specification of the number of clusters and it is a problem for practical applications. Therefore, an implementation of an unsupervised machine learning algorithm, which uses affinity propagation was made. In this case, the determination of the number of clusters is defined by the data similarity matrix. The affinity propagation algorithm was developed for all metrics separately for each damage.

[pt] Neste trabalho de dissertação são propostos algoritmos adaptativos que exploram a esparsidade em redes distribuídas de sensores para estimação de parâmetros e estimação espectral. São desenvolvidos algoritmos gradiente conjugado (CG) distribuído para os protocolos consenso e difusão em versão convencional e modificada (MCG). Esses algoritmos são desenvolvidos com exploração de esparsidade usando as funções penalidades l1 e log-sum. Os métodos propostos apresentam um melhor desempenho en termos de velocidade de convergência e desvio médio quadratico (MSD) que as já conhecidas variantes distribuídas do algoritmo least mean square (LMS) e muito próximo ao desempenho do algoritmo recursive least square (RLS). Além disso, propõe-se um algoritmo distribuído de optimização alternada de variáveis discretas e contínuas (DAMDC) baseado no LMS. O algoritmo DAMDC-LMS apresenta um desempenho muito próximo ao algoritmo oráculo e tem maior velocidade de convergência que os algoritmos estudados com exploração de esparsidade. Os resultados numéricos mostram que o algoritmo DAMDC-LMS pode ser aplicado em vários cenários. / [en] This dissertation proposes distributed adaptive algorithms exploiting sparsity for parameter and spectrum estimation over sensor networks. Conventional and modified conjugate gradient (CG and MCG) algorithms using consensus and diffusion strategies are presented. Sparsity-aware versions of CG an MCG algorithms using l1 and log-sum penalty functions are developed. The proposed sparsity-aware and non-sparse CG and MCG methods outperform the equivalent variants of the least-mean square (LMS) algorithms in terms of convergence rate and mean square deviation (MSD) at steady state, and have a close performance to the recursive least square (RLS) algorithm. The diffusion CG strategies have shown the best performance, specifically the adapt then combine (ATC) version. Furthermore a distributed alternating mixed discretecontinuous (DAMDC) algorithm to approach the oracle algorithm based on the diffusion strategy for parameter and spectrum estimation over sensor networks is proposed. An LMS type algorithm with the DAMDC proposed technique obtains the oracle matrix in an adaptive way and compare it with the existing sparsity-aware as well as the classical algorithms. The proposed algorithm has an improved performance in terms of MSD. Numerical results show that the DAMDC-LMS algorithm is reliable and can be applied in several scenarios.