Esta dissertação apresenta uma metodologia de otimização do fluxo de potência em sistemas elétricos de subtransmissão utilizando duas técnicas da Computação Evolutiva, os Algoritmos Genéticos e as Estratégias Evolutivas. A metodologia decompõe o problema em duas partes e o trata seqüencialmente. A primeira parte procede com a otimização do fluxo de potência ativa e a segunda com a otimização do fluxo de potência reativa. São apresentadas as características e estruturas básicas dos Algoritmos Genéticos e das Estratégias Evolutivas. A técnica dos Algoritmos Genéticos é implementada no modelo de otimização do fluxo de potência ativa e a técnica das Estratégias Evolutivas no modelo de otimização do fluxo de potência reativa. As variáveis de controle dos modelos desenvolvidos são, respectivamente, os estados dos dispositivos de seccionamento e os níveis de tensão dos barramentos dos pontos de fronteira, associadas ao sistema analisado. Analisam-se os sistemas elétricos de subtransmissão que contêm múltiplos pontos de fronteira (conexão) com a Rede Básica e diversas possibilidades de configuração operativa. A metodologia proposta é aplicada a um sistema elétrico de subtransmissão real a fim de minimizar o custo dos encargos de uso dos sistemas de transmissão. Os resultados obtidos mostram a eficácia dos algoritmos desenvolvidos na busca das soluções desejadas. / This dissertation presents a power flow optimization methodology on subtransmission electric systems using two techniques of Evolutionary Computation, namely the Genetic Algorithms and the Evolution Strategies. The methodology splits the problem into two parts and treats it separately. On the first step it proceeds to optimize the active power flow and on the second step to optimize the reactive power flow. Characteristics and basic structures of the Genetic Algorithms and the Evolution Strategies are shown. The Genetic Algorithms technique is implemented on the active power flow optimization model and the Evolution Strategies technique on the reactive power flow optimization model. The control variables of developed models are, respectively, the switch states and the border point bar voltage levels, associated to the analyzed system. The subtransmission electric systems that have multiple border (connection) points to the Basic Network and many operative configuration possibilities are analyzed. The proposed methodology is applied to a real subtransmission electric system in order to minimizes the transmission system use duty costs. The obtained results show the efficacy of the developed algorithms in the search of desired solutions.

ALGORITMOS de Estimação de Distribuição (EDAs) compõem uma frente de pesquisa em Computação Evolutiva que tem apresentado resultados promissores para lidar com problemas complexos de larga escala. Nesse contexto, destaca-se o Algoritmo de Otimização Bayesiano (BOA) que usa um modelo probabilístico multivariado (representado por uma rede Bayesiana) para gerar novas soluções a cada iteração. Baseado no BOA e na investigação de algoritmos de detecção de estrutura de comunidades (para melhorar os modelos multivariados construídos), propõe-se dois novos algoritmos denominados CD-BOA e StrOp. Mostra-se que ambos apresentam vantagens significativas em relação ao BOA. O CD-BOA mostra-se mais flexível que o BOA, ao apresentar uma maior robustez a variações dos valores de parâmetros de entrada, facilitando o tratamento de uma maior diversidade de problemas do mundo real. Diferentemente do CD-BOA e BOA, o StrOp mostra que a detecção de comunidades a partir de uma rede Bayesiana pode modelar mais adequadamente problemas decomponíveis, reestruturando-os em subproblemas mais simples, que podem ser resolvidos por uma busca gulosa, resultando em uma solução para o problema original que pode ser ótima no caso de problemas perfeitamente decomponíveis, ou uma aproximação, caso contrário. Também é proposta uma nova técnica de reamostragens para EDAs (denominada REDA). Essa técnica possibilita a obtenção de modelos probabilísticos mais representativos, aumentando significativamente o desempenho do CD-BOA e StrOp. De uma forma geral, é demonstrado que, para os casos testados, CD-BOA e StrOp necessitam de um menor tempo de execução do que o BOA. Tal comprovação é feita tanto experimentalmente quanto por análise das complexidades dos algoritmos. As características principais desses algoritmos são avaliadas para a resolução de diferentes problemas, mapeando assim suas contribuições para a área de Computação Evolutiva / ESTIMATION of Distribution Algorithms represent a research area which is showing promising results, especially in dealing with complex large scale problems. In this context, the Bayesian Optimization Algorithm (BOA) uses a multivariate model (represented by a Bayesian network) to find new solutions at each iteration. Based on BOA and in the study of community detection algorithms (to improve the constructed multivariate models), two new algorithms are proposed, named CD-BOA and StrOp. This paper indicates that both algorithms have significant advantages when compared to BOA. The CD-BOA is shown to be more flexible, being more robust when using different input parameters, what makes it easier to deal with a greater diversity of real-world problems. Unlike CD-BOA and BOA, StrOp shows that the detection of communities on a Bayesian network more adequately models decomposable problems, resulting in simpler subproblems that can be solved by a greedy search, resulting in a solution to the original problem which may be optimal in the case of perfectly decomposable problems, or a fair approximation if not. Another proposal is a new resampling technique for EDAs (called REDA). This technique results in multivariate models that are more representative, significantly improving the performance of CD-BOA and StrOp. In general, it is shown that, for the scenarios tested, CD-BOA and StrOp require lower running time than BOA. This indication is done experimentally and by the analysis of the computational complexity of the algorithms. The main features of these algorithms are evaluated for solving various problems, thus identifying their contributions to the field of Evolutionary Computation

In many real classification problems, the data set used for model induction is significantly imbalanced. This occurs when the number of examples of some classes is much lower than the other classes. Imbalanced datasets can compromise the performance of most classical classification algorithms. The classification models induced by such datasets usually present a strong bias towards the majority classes, tending to classify new instances as belonging to these classes. A commonly adopted strategy for dealing with this problem is to train the classifier on a balanced sample from the original dataset. However, this procedure can discard examples that could be important for a better class discrimination, reducing classifier efficiency. On the other hand, in recent years several studies have shown that in different scenarios the strategy of combining several classifiers into structures known as ensembles has proved to be quite effective. This strategy has led to a stable predictive accuracy and, in particular, to a greater generalization ability than the classifiers that make up the ensemble. This generalization power of classifier ensembles has been the focus of research in the imbalanced learning field in order to reduce the bias toward the majority classes, despite the complexity involved in generating efficient ensembles. Optimization meta-heuristics, such as evolutionary algorithms, have many applications for ensemble learning, although they are little used for this purpose. For example, evolutionary algorithms maintain a set of possible solutions and diversify these solutions, which helps to escape out of the local optimal. In this context, this thesis investigates and develops approaches to deal with imbalanced datasets, using ensemble of classifiers induced by samples taken from the original dataset. More specifically, this theses propose three solutions based on evolutionary ensemble learning and a fourth proposal that uses a pruning mechanism based on dominance ranking, a common concept in multiobjective evolutionary algorithms. Experiments showed the potential of the developed solutions. / Em muitos problemas reais de classificação, o conjunto de dados usado para a indução do modelo é significativamente desbalanceado. Isso ocorre quando a quantidade de exemplos de algumas classes é muito inferior às das outras classes. Conjuntos de dados desbalanceados podem comprometer o desempenho da maioria dos algoritmos clássicos de classificação. Os modelos de classificação induzidos por tais conjuntos de dados geralmente apresentam um forte viés para as classes majoritárias, tendendo classificar novas instâncias como pertencentes a essas classes. Uma estratégia comumente adotada para lidar com esse problema, é treinar o classificador sobre uma amostra balanceada do conjunto de dados original. Entretanto, esse procedimento pode descartar exemplos que poderiam ser importantes para uma melhor discriminação das classes, diminuindo a eficiência do classificador. Por outro lado, nos últimos anos, vários estudos têm mostrado que em diferentes cenários a estratégia de combinar vários classificadores em estruturas conhecidas como comitês tem se mostrado bastante eficaz. Tal estratégia tem levado a uma acurácia preditiva estável e principalmente a apresentar maior habilidade de generalização que os classificadores que compõe o comitê. Esse poder de generalização dos comitês de classificadores tem sido foco de pesquisas no campo de aprendizado desbalanceado, com o objetivo de diminuir o viés em direção as classes majoritárias, apesar da complexidade que envolve gerar comitês de classificadores eficientes. Meta-heurísticas de otimização, como os algoritmos evolutivos, têm muitas aplicações para o aprendizado de comitês, apesar de serem pouco usadas para este fim. Por exemplo, algoritmos evolutivos mantêm um conjunto de soluções possíveis e diversificam essas soluções, o que auxilia na fuga dos ótimos locais. Nesse contexto, esta tese investiga e desenvolve abordagens para lidar com conjuntos de dados desbalanceados, utilizando comitês de classificadores induzidos a partir de amostras do conjunto de dados original por meio de metaheurísticas. Mais especificamente, são propostas três soluções baseadas em aprendizado evolucionário de comitês e uma quarta proposta que utiliza um mecanismo de poda baseado em ranking de dominância, conceito comum em algoritmos evolutivos multiobjetivos. Experimentos realizados mostraram o potencial das soluções desenvolvidas.

Técnicas de agrupamento de dados usualmente assumem que o conjunto de dados é de tamanho fixo e pode ser alocado na memória. Neste contexto, um desafio consiste em aplicar técnicas de agrupamento em bases de dados de tamanho ilimitado, com dados gerados continuamente e em ambientes dinâmicos. Dados gerados nessas condições originam o que se convencionou chamar de Fluxo Contínuo de Dados (FCD). Em aplicações de FCD, operações de acesso aos dados são restritas a apenas uma leitura ou a um pequeno número de acessos aos dados, com limitações de memória e de tempo de processamento. Além disso, a distribuição dos dados gerados por essas fontes pode ser não estacionária, ou seja, podem ocorrer mudanças ao longo do tempo, denominadas de mudanças de conceito. Nesse sentido, algumas técnicas de agrupamento em FCD foram propostas na literatura. Muitas dessas técnicas são baseadas no algoritmo das k-Médias. Uma das limitações do algoritmo das k-Médias consiste na definição prévia do número de grupos. Ao se assumir que o número de grupos é desconhecido a priori e que deveria ser estimado a partir dos dados, percorrer o grande espaço de soluções possíveis (tanto em relação ao número de grupos, k, quanto em relação às partições possíveis para um determinado k) torna desafiadora a tarefa de agrupamento de dados - ainda mais sob a limitação de tempo e armazenamento imposta em aplicações de FCD. Neste contexto, essa tese tem como principais contribuições: (i) adaptar algoritmos que têm sido usados com sucesso em aplicações de Fluxo Contínuo de Dados (FCD) nas quais k é conhecido para cenários em que se deseja estimar o número de grupos; (ii) propor novos algoritmos para agrupamento que estimem k automaticamente a partir do FCD; (iii) avaliar sistematicamente, e de maneira quantitativa, os algoritmos propostos de acordo com as características específicas dos cenários de FCD. Foram desenvolvidos 14 algoritmos de agrupamento para FCD capazes de estimar o número de grupos a partir dos dados. Tais algoritmos foram avaliados em seis bases de dados artificiais e duas bases de dados reais amplamente utilizada na literatura. Os algoritmos desenvolvidos podem auxiliar em diversas áreas da Mineração em FCD. Os algoritmos evolutivos desenvolvidos mostraram a melhor relação de custo-benefício entre eficiência computacional e qualidade das partições obtidas. / Several algorithms for clustering data streams based on k-Means have been proposed in the literature. However, most of them assume that the number of clusters, k, is known a priori by the user and can be kept fixed throughout the data analysis process. Besides the dificulty in choosing k, data stream clustering imposes several challenges to be dealt with, such as addressing non-stationary, unbounded data that arrives in an online fashion. In data stream applications, the dataset must be accessed in order and that can be read only once or a small number of times. In this context, the main contributions of this thesis are: (i) adapt algorithms that have been used successfully in data stream applications where k is known to be able to estimate the number of clusters from data; (ii) propose new algorithms for clustering to estimate k automatically from the data stream; (iii) evaluate the proposed algorithms according to diferent scenarios. Fourteen clustering data stream algorithms were developed which are able to estimate the number of clusters from data. They were evaluated in six artificial datasets and two real-world datasets widely used in the literature. The developed algorithms are useful for several data mining tasks. The developed evolutionary algorithms have shown the best trade-off between computational efficiency and data partition quality.

O alinhamento de seqüências biológicas é uma operação básica em Bioinformática, já que serve como base para outros processos como, por exemplo, a determinação da estrutura tridimensional das proteínas. Dada a grande quantidade de dados presentes nas seqüencias, são usadas técnicas matemáticas e de computação para realizar esta tarefa. Tradicionalmente, o Problema de Alinhamento de Seqüências Biológicas é formulado como um problema de otimização de objetivo simples, onde alinhamento de maior semelhança, conforme um esquema de pontuação, é procurado. A Otimização Multi-Objetivo aborda os problemas de otimização que possuem vários critérios a serem atingidos. Para este tipo de problema, existe um conjunto de soluções que representam um "compromiso" entre os objetivos. Uma técnica que se aplica com sucesso neste contexto são os Algoritmos Evolutivos, inspirados na Teoria da Evolução de Darwin, que trabalham com uma população de soluções que vão evoluindo até atingirem um critério de convergência ou de parada. Este trabalho formula o Problema de Alinhamento de Seqüências Biológicas como um Problema de Otimização Multi-Objetivo, para encontrar um conjunto de soluções que representem um compromisso entre a extensão e a qualidade das soluções. Aplicou-se vários modelos de Algoritmos Evolutivos para Otimização Multi-Objetivo. O desempenho de cada modelo foi avaliado por métricas de performance encontradas na literatura. / The Biological Sequence Alignment is a basic operation in Bioinformatics since it serves as a basis for other processes, i.e. determination of the protein's three-dimensional structure. Due to the large amount of data involved, mathematical and computational methods have been used to solve this problem. Traditionally, the Biological Alignment Sequence Problem is formulated as a single optimization problem. Each solution has a score that reflects the similarity between sequences. Then, the optimization process looks for the best score solution. The Multi-Objective Optimization solves problems with multiple objectives that must be reached. Frequently, there is a solution set that represents a trade-off between the objectives. Evolutionary Algorithms, which are inspired by Darwin's Evolution Theory, have been applied with success in solving this kind of problems. This work formulates the Biological Sequence Alignment as a Multi-Objective Optimization Problem in order to find a set of solutions that represent a trade-off between the extension and the quality of the solutions. Several models of Evolutionary Algorithms for Multi-Objetive Optimization have been applied and were evaluated using several performance metrics found in the literature.

Este trabalho verifica a possibilidade de se aplicar Algoritmos Evolutivos no aprendizado on-line de jogos. Alguns autores concordam que Algoritmos Evolutivos não são aplicáveis na prática para se atingir o objetivo em questão. É com a intenção de contestar a veracidade desta afirmação que foi desenvolvido o presente trabalho. Para atingir o objetivo proposto, foi desenvolvido um jogo de computador, no qual o algoritmo de aprendizado gera estratégias inteligentes e adaptativas para os caracteres não controlados pelo jogador através de um algoritmo evolutivo. Desta forma, a função do algoritmo evolutivo é fazer com que a estratégia utilizada pelo computador se adapte à estratégia utilizada pelo usuário a cada vez que joga. É apresentada uma revisão bibliográfica a respeito de Computação Evolutiva e as técnicas utilizadas para implementar comportamentos inteligentes para os caracteres controlados por computador nos jogos atuais, esclarecendo suas vantagens, desvantagens e algumas possíveis aplicações. São também explicados o jogo e os algoritmos implementados, assim como os experimentos realizados e seus resultados. Por fim, é feita uma comparação do algoritmo evolutivo final com uma outra técnica de adaptação, chamada Dynamic Scripting. Assim, este trabalho oferece contribuições para o campo de Computação Evolutiva e Inteligência Artificial aplicada a jogos / The goal of this work is to verify if it is possible to apply Evolutionary Algorithms to online learning in computer games. Some authors agree that evolutionary algorithms do not work properly in that case. With the objective of contesting this affirmation, this work was performed. To accomplish the goal of this work, a computer game was developed, in which the learning algorithm must create intelligent and adaptive strategies to control the non-player characters using an evolutionary algorithm. Therefore, the aim of the evolutionary algorithm is to adapt the strategy used by the computer according to the player\'s actions during the game. A review on Evolutionary Computation and the techniques used to produce intelligent behaviors for the computer controlled characters in modern game is presented, exposing the advantages, the problems and some applications of each technique. The proposed game is also explained, together with the implemented algorithms, the experiments and the obtained results. Finally, it is presented a comparison between the implemented algorithm and the Dynamic Script technique. Thus, this work offers contributions to the fields of Evolutionary Computation and Artificial Intelligence applied to games

Algoritmos meméticos são meta-heurísticas evolutivas voltadas intrinsecamente à exploração e incorporação de conhecimentos relacionados ao problema em estudo. Nesta dissertação, foi proposto um algoritmo memético multi populacional baseado em conhecimento para lidar com o problema de predição de estruturas tridimensionais de proteínas voltado à modelagem de estruturas livres de similaridades conformacionais com estruturas de proteínas determinadas experimentalmente. O algoritmo em questão, foi estruturado em duas etapas principais de processamento: (i) amostragem e inicialização de soluções; e (ii) otimização dos modelos estruturais provenientes da etapa anterior. A etapa I objetiva a geração e classificação de diversas soluções, a partir da estratégia Lista de Probabilidades Angulares, buscando a definição de diferentes grupos estruturais e a criação de melhores estruturas a serem incorporadas à meta-heurística como soluções iniciais das multi populações. A segunda etapa consiste no processo de otimização das estruturas oriundas da etapa I, realizado por meio da aplicação do algoritmo memético de otimização, o qual é fundamentado na organização da população de indivíduos em uma estrutura em árvore, onde cada nodo pode ser interpretado como uma subpopulação independente, que ao longo do processo interage com outros nodos por meio de operações de busca global voltadas a características do problema, visando o compartilhamento de informações, a diversificação da população de indivíduos, e a exploração mais eficaz do espaço de busca multimodal do problema O algoritmo engloba ainda uma implementação do algoritmo colônia artificial de abelhas, com o propósito de ser utilizado como uma técnica de busca local a ser aplicada em cada nodo da árvore. O algoritmo proposto foi testado em um conjunto de 24 sequências de aminoácidos, assim como comparado a dois métodos de referência na área de predição de estruturas tridimensionais de proteínas, Rosetta e QUARK. Os resultados obtidos mostraram a capacidade do método em predizer estruturas tridimensionais de proteínas com conformações similares a estruturas determinadas experimentalmente, em termos das métricas de avaliação estrutural Root-Mean-Square Deviation e Global Distance Total Score Test. Verificou-se que o algoritmo desenvolvido também foi capaz de atingir resultados comparáveis ao Rosetta e ao QUARK, sendo que em alguns casos, os superou. Corroborando assim, a eficácia do método. / Memetic algorithms are evolutionary metaheuristics intrinsically concerned with the exploiting and incorporation of all available knowledge about the problem under study. In this dissertation, we present a knowledge-based memetic algorithm to tackle the threedimensional protein structure prediction problem without the explicit use of template experimentally determined structures. The algorithm was divided into two main steps of processing: (i) sampling and initialization of the algorithm solutions; and (ii) optimization of the structural models from the previous stage. The first step aims to generate and classify several structural models for a determined target protein, by the use of the strategy Angle Probability List, aiming the definition of different structural groups and the creation of better structures to initialize the initial individuals of the memetic algorithm. The Angle Probability List takes advantage of structural knowledge stored in the Protein Data Bank in order to reduce the complexity of the conformational search space. The second step of the method consists in the optimization process of the structures generated in the first stage, through the applying of the proposed memetic algorithm, which uses a tree-structured population, where each node can be seen as an independent subpopulation that interacts with others, over global search operations, aiming at information sharing, population diversity, and better exploration of the multimodal search space of the problem The method also encompasses ad-hoc global search operators, whose objective is to increase the exploration capacity of the method turning to the characteristics of the protein structure prediction problem, combined with the Artificial Bee Colony algorithm to be used as a local search technique applied to each node of the tree. The proposed algorithm was tested on a set of 24 amino acid sequences, as well as compared with two reference methods in the protein structure prediction area, Rosetta and QUARK. The results show the ability of the method to predict three-dimensional protein structures with similar foldings to the experimentally determined protein structures, regarding the structural metrics Root-Mean-Square Deviation and Global Distance Total Score Test. We also show that our method was able to reach comparable results to Rosetta and QUARK, and in some cases, it outperformed them, corroborating the effectiveness of our proposal.

O problema reconstrução filogenética têm como objetivo determinar as relações evolutivas das espécies, usualmente representadas em estruturas de árvores. No entanto, esse problema tem se mostrado muito difícil uma vez que o espaço de busca das possíveis árvores é muito grande. Diversos métodos de reconstrução filogenética têm sido propostos. Vários desses métodos definem um critério de otimalidade para avaliar as possíveis soluções do problema. Porém, a aplicação de diferentes critérios resulta em árvores diferentes, inconsistentes entre sim. Nesse contexto, uma abordagem multi-objetivo para a reconstrução filogenética pode ser útil produzindo um conjunto de árvores consideradas adequadas por mais de um critério. Nesta tese é proposto um algoritmo evolutivo multi-objetivo, denominado PhyloMOEA, para o problema de reconstrução filogenética. O PhyloMOEA emprega os critérios de parcimônia e verossimilhança que são dois dos métodos de reconstru ção filogenética mais empregados. Nos experimentos, o PhyloMOEA foi testado utilizando quatro bancos de seqüências freqüentemente empregados na literatura. Para cada banco de teste, o PhyloMOEA encontrou as soluções da fronteira de Pareto que representam um compromisso entre os critérios considerados. As árvores da fronteira de Pareto foram validadas estatisticamente utilizando o teste SH. Os resultados mostraram que o PhyloMOEA encontrou um número de soluções intermediárias que são consistentes com as soluções obtidas por análises de máxima parcimônia e máxima verossimilhança realizados separadamente. Além disso, os graus de suporte dos clados pertencentes às árvores encontradas pelo PhyloMOEA foram comparadas com a probabilidade posterior dos clados calculados pelo programa Mr.Bayes aplicados aos quatro bancos de teste. Os resultados indicaram que há uma relação entre ambos os valores para vários grupos de clados. Em resumo, o PhyloMOEA é capaz de encontrar uma diversidade de soluções intermediárias que são estatisticamente tão boas quanto as melhores soluções de máxima parcimônia e máxima verossimilhança. Tais soluções apresentam um compromisso entre os dois objetivos / The phylogeny reconstruction problem consists of determining the evolutionary relationships (usually represented as a tree) among species. This is a very complex problem since the tree search space is huge. Several phylogenetic reconstruction methods have been proposed. Many of them defines an optimality criterion for evaluation of possible solutions. However, different criteria may lead to distinct phylogenies, which often conflict with each other. In this context, a multi-objective approach for phylogeny reconstruction can be useful since it could produce a set of optimal trees according to mdifficultultiple criteria. In this thesis, a multi-objective evolutionary algorithm for phylogenetic reconstruction, called PhyloMOEA, is proposed. PhyloMOEA uses the parsimony and likelihood criteria, which are two of the most used phylogenetic reconstruction methods. PhyloMOEA was tested using four datasets of nucleotide sequences found in the literature. For each dataset, the proposed algorithm found a Pareto front representing a trade-off between the used criteria. Trees in the Pareto front were statistically validated using the SH-test, which has shown that a number of intermediate solutions from PhyloMOEA are consistent with solutions found by phylogenetic methods using one criterion. Moreover, clade support values from trees found by PhyloMOEA was compared to clade posterior probabilities obtained by Mr.Bayes. Results indicate a correlation between these probabilities for several clades. In summary, PhyloMOEA is able to find diverse intermediate solutions, which are not statistically worse than the best solutions for the maximum parsimony and maximum likelihood criteria. Moreover, intermediate solutions represent a trade-off between these criteria

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Diversas formas de geraÃÃo de energia vÃm sendo desenvolvidas com o intuito de oferecer alternativas ecologicamente corretas. Na regiÃo Nordeste do Brasil e principalmente no Estado do CearÃ, a energia eÃlica vem se destacando devido ao grande potencial dos ventos da regiÃo. Para aumentar a potÃncia gerada, torres cada vez mais altas tÃm sido usadas em busca de ventos mais fortes. Vale ressaltar que o custo das torres, geralmente fabricados em aÃo, representa parcela importante (20 a 30%) do custo total do sistema de geraÃÃo eÃlico. Este trabalho apresenta duas formulaÃÃes para a otimizaÃÃo do projeto de torres tubulares para geradores eÃlicos de aÃo. A primeira considera uma torre de aÃo cilÃndrica prismÃtica, onde foi modelada segundo a teoria de viga clÃssica de Euler-Bernoulli. A segunda formulaÃÃo considera uma torre, composta de segmentos de troncos de cone, onde foram utilizados para anÃlise por elementos finitos clÃssicos de pÃrtico plano. As variÃveis de projeto que definem as estruturas sÃo os diÃmetros representativos dos segmentos e as suas espessuras. Na torre cilÃndrica este diÃmetro à Ãnico. O custo mÃnimo à procurado minimizando-se o peso da torre. As restriÃÃes dizem respeito ao comportamento estrutural (rigidez, resistÃncia e estabilidade de acordo com recomendaÃÃes de normas) e ao processo de fabricaÃÃo e transporte. O processo de fabricaÃÃo confere aos diÃmetros representativos de cada segmento uma natureza contÃnua, e em conseqÃÃncia da disponibilidade comercial, as espessuras das chapas possuem natureza discreta. As restriÃÃes relativas à verificaÃÃo da seguranÃa segundo as normas apresentam pontos com descontinuidades nas funÃÃes e nas suas derivadas. Estes dois aspectos, que dificultam a soluÃÃo do problema pelos mÃtodos clÃssicos de ProgramaÃÃo MatemÃtica, tÃm sido adequadamente tratados por algoritmos baseados na simulaÃÃo do processo de evoluÃÃo de Darwin e em princÃpios da genÃtica, os chamados Algoritmos GenÃticos (AGâs). Assim, algumas aplicaÃÃes da formulaÃÃo sÃo feitas e soluÃÃes sÃo obtidas usando AGâs. Os resultados obtidos sÃo comparados com soluÃÃes da literatura e soluÃÃes Ãtimas sÃo verificadas por meios de modelos de elementos finitos de cascas usando o software ABAQUS. / Different forms of energy generation have been developed with the intention of offering environmentally friendly alternatives. In the Northeast region of Brazil and especially in the state of CearÃ, wind energy has been increasing due to the large potential of wind in the region. To increase the power, increasingly high towers have been used to capture stronger winds. It is noteworthy that the cost of towers, generally made of steel, represents significant portion (20-30%) of the total wind power generation system costs. This work presents two approaches for optimizing the design of tubular towers for wind steel generators. The first considers a prismatic cylindrical steel tower, which is modeled by means of the classical Euler-Bernoulliâs beam theory. The second formulation considers a tower composed of segments of the trunks of cone. The analysis was run by finite element analysis. The design variables that define the structures are the diameters of representative segments and their thicknesses. In the prismatic cylindrical tower, this diameter is unique. The minimum cost is searched by minimizing the weight of the tower. Constraints related to the structural behavior (stiffness, strength and stability in accordance with recommendations of standards) and the manufacturing process and transportation are considered. The manufacturing process gives the diameters of each segment representing a continuous nature, and as a result of commercial availability, the thicknesses of the plates have a discrete nature. The constraints to ensure the safety of the structure followed the standards recommendations. They presented discontinuities in their functions and their derivatives. The discrete nature and the discontinuities hinder the solution of the problem by classical methods of mathematical programming. So, they had been adequately addressed by algorithms based on simulation of the process of Darwinian evolution and principles of genetics, called Genetic Algorithms (GA). Thus, some applications of the formulation are made and solutions are obtained using GAâs. The results are compared with solutions from literature, and the optimum solutions obtained are verified by shell finite elements models using the software ABAQUS.

This work presents heuristics for searching large sets of molecular structures for low-energy, stable systems. The goal is to find the globally optimal structures in less time or by consuming less computational resources. The strategies intermittently evaluate and rank structures during molecular dynamics optimizations, culling possible weaker solutions from evaluations earlier, leaving better solutions to receive more simulation time. Although some imprecision was introduced from not allowing all structures to fully optimize before ranking, the strategies identify metrics that can be used to make these searches more efficient when computational resources are limited.