Evolutionary Computation

This book presents several recent advances on Evolutionary Computation, specially evolution-based optimization methods and hybrid algorithms for several applications, from optimization and learning to pattern recognition and bioinformatics. This book also presents new algorithms based on several analogies and metafores, where one of them is based on philosophy, specifically on the philosophy of praxis and dialectics. In this book it is also presented interesting applications on bioinformatics, specially the use of particle swarms to discover gene expression patterns in DNA microarrays. Therefore, this book features representative work on the field of evolutionary computation and applied sciences. The intended audience is graduate, undergraduate, researchers, and anyone who wishes to become familiar with the latest research work on this field

Linking and Harmonizing Forest Spatial Pattern Analyses at European, National and Regional Scales for a Better Characterization of Forest Vulnerability and Resilience

The project ¿Linking and harmonizing the forests spatial pattern analyses at European, national and regional scales for a better characterization of the forests vulnerability and resilience¿ (JRC contract 382391 F1SC) covers one of the seven topics to be studied in the frame of the Regulation (EC) 2152/2003 on the monitoring of forest and environmental interactions, the so-called "Forest Focus" Regulation. It first demonstrates the application of the mathematical morphology based forest spatial pattern analysis tool developed at the Joint Research Centre (GUIDOS); it then develops one index related to potential forest vulnerability, resistance and resilience (FVRR index) on the basis of multi-criteria fuzzy modelling technics. Its final aim is to address linkages between forest spatial pattern and forest ecological functionality with emphasis on forest vulnerability, resistance, resilience. This study was conducted by a European consortium coordinated by the University of Molise (Italy) and included partners from the University of Hamburg (Germany), the European Forest Institute (Finland) and the Forest Research (United Kingdom). The overall supervision of the project and the processing of forest spatial pattern were done by the Joint Research Centre.JRC.DDG.H.7-Land management and natural hazard

Proceedings of the Second Joint Technology Workshop on Neural Networks and Fuzzy Logic, volume 2

Documented here are papers presented at the Neural Networks and Fuzzy Logic Workshop sponsored by NASA and the University of Texas, Houston. Topics addressed included adaptive systems, learning algorithms, network architectures, vision, robotics, neurobiological connections, speech recognition and synthesis, fuzzy set theory and application, control and dynamics processing, space applications, fuzzy logic and neural network computers, approximate reasoning, and multiobject decision making

Enhancing OpenStreetMap for the Assessment of Critical Road Infrastructure in a Disaster Context

Die Häufigkeit von Naturkatastrophen nimmt weltweit zu, was zu immensen Schäden an kritischer Straßeninfrastruktur und deren Funktionalität führen kann. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Funktionalität kritischer Straßeninfrastruktur vor, während und nach einer Katastrophe zu beurteilen. Dazu werden globale Straßendaten benötigt, die für die Routenplanung nutzbar sind. OpenStreetMap (OSM) stellt globale Straßennetzdaten zur Verfügung, die kostenlos und frei zugänglich sind. Allerdings ist die Verwendung der OSM Straßendaten für Routenplanungsanwendungen oft eine Herausforderung. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines generischen, mehrskaligen Konzepts zur Analyse kritischer Straßeninfrastrukturen im Kontext von Naturgefahren unter Verwendung von OSM Daten. Dafür werden zwei aufeinander folgende Forschungsziele aufgestellt: (i) die Verbesserung der Routingfähigkeit von OSM Daten und (ii) die Bewertung kritischer Straßeninfrastruktur im Kontext von Naturgefahren. Daraus resultiert die Gliederung dieser Arbeit in zwei Hauptteile, die jeweils den Forschungszielen entsprechen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Nutzbarkeit von OSM Daten für Routing Anwendungen verbessert. Zunächst wird dafür die Qualität des OSM Straßennetzwerks im Detail analysiert. Dabei werden zwei große Herausforderungen im Bereich der Anwendbarkeit von OSM Daten für die Routenplanung identifiziert: fehlende Geschwindigkeitsangaben und Fehler in der Straßenklassifizierung. Um die erste Herausforderung zu bewältigen, wird ein FuzzyFramework zur Geschwindigkeitsschätzung (Fuzzy-FSE) entwickelt, welches eine Fuzzy Regelung zur Schätzung der Durchschnittsgeschwindigkeit einsetzt. Diese Fuzzy Regelung basiert auf den Parametern Straßenklasse, Straßenneigung, Straßenoberfläche und Straßenlänge einsetzt. Das Fuzzy-FSE besteht aus zwei Teilen: einer Regel- und Wissensbasis, die über die Zugehörigkeitsfunktionen für den Ausgangsparameter Geschwindigkeit entscheidet, und mehrere Fuzzy-Regelsysteme, welche die resultierende Durchschnittsgeschwindigkeit berechnen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Fuzzy-FSE auch bei ausschließlicher Verwendung von OSM Daten eine bessere Leistung erbringt als bestehende Methoden. Die Herausforderung der fehlerhaften Straßenklassifizierung wird durch die Entwicklung eines neuartigen Ansatzes zur Erkennung von Klassifizierungfehlern in OSM angegangen. Dabei wird sowohl nach nicht verbundenen Netzwerkteilen als auch nach Lücken im Straßennetzwerk gesucht. Verschiedene Parameter werden in einem Bewertungssystem kombiniert, um eine Fehlerwahrscheinlichkeit zu erhalten. Auf Basis der Fehlerwahrscheinlichkeit kann ein menschlicher Nutzer diese Fehler überprüfen und korrigieren. Die Ergebnisse deuten einerseits darauf hin, dass an Lücken mehr Klassifizierungsfehler gefunden werden als an nicht verbundenen Netzwerkteilen. Andererseits zeigen sie, dass das entwickelte Bewertungssystem bei einer benutzergesteuerten Suche nach Lücken zu einem schnellen Aufdecken von Klassifizierungsfehlern verwendet werden kann. Aus dem ersten Teil dieser Arbeit ergibt sich somit ein erweiterter OSM Datensatz mit verbesserter Routingfähigkeit. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden die erweiterten OSM Daten zur Bewertung der kritischen Straßeninfrastruktur im Katastrophenkontext verwendet. Dazu wird der zweite Teil des generischen, mehrskaligen Konzepts entwickelt, das aus mehreren, miteinander verbundenen Modulen besteht. Ein Modul implementiert zwei Erreichbarkeitsindizes, welche verschiedene Aspekte der Erreichbarkeit im Straßennetzwerk hervorheben. In einem weiteren Modul wird ein grundlegendes Modell der Verkehrsnachfrage entwickelt, welches den täglichen interstädtischen Verkehr ausschließlich auf der Grundlage von OSM Daten schätzt. Ein drittes Modul verwendet die oben beschriebenen Module zur Schätzung verschiedener Arten von Auswirkungen von Naturkatastrophen auf das Straßennetzwerk. Schließlich wird in einem vierten Modul die Vulnerabilität des Straßennetzes gegenüber weiteren Schäden bei Langzeitkatastrophen analysiert. Das generische Konzept mit allen Modulen wird exemplarisch in zwei verschiedenen Regionen für zwei Waldbrandszenarien angewendet. Die Ergebnisse der Fallstudien zeigen, dass das Konzept ein wertvolles, flexibles und global anwendbares Instrument für Regionalplaner und Katastrophenmanagement darstellt, das länder- bzw. regionenspezifische Anpassungen ermöglicht und gleichzeitig wenig Daten benötigt

Sliding Mode Control

The main objective of this monograph is to present a broad range of well worked out, recent application studies as well as theoretical contributions in the field of sliding mode control system analysis and design. The contributions presented here include new theoretical developments as well as successful applications of variable structure controllers primarily in the field of power electronics, electric drives and motion steering systems. They enrich the current state of the art, and motivate and encourage new ideas and solutions in the sliding mode control area

Bioaerosol detection through simultaneous measurement of particle intrinsic fluorescence and spatial light scattering

Interest in the role and detection of airborne biological micro-organisms has increased dramatically in recent years, in part through heightened fears of bioterrorism. Traditional bio-detection methods have generally slow response times and require the use of reagents. Conversely, techniques based on light scattering phenomena are reagent-free and are able to operate in real-time. Previous research has established that classification of certain types of airborne particles on the basis of shape and size may be achieved through the analysis of the spatial light scattering patterns produced by individual particles. Similarly, other research has shown that the intrinsic fluorescence of particles excited by radiation of an appropriate wavelength can be used to establish the presence of biological particles, provided background particles with similar fluorescence properties are not present. This is often not the case. This thesis, therefore, describes the design, development, and testing of a new type of bioaerosol detection instrument in which the advantages of both particle spatial light scattering analysis and intrinsic fluorescence are exploited. The instrument, referred to as the Mult- Parameter Aerosol Monitor (MPAM), is unique in simultaneously recording data relating to the size, shape, and fluorescence properties of individual airborne particles at rates up to several thousand particles per second. The MPAM uses a continuous-wave frequency quadrupled Nd: YVO4 laser to produce both spatial scattering and fluorescence data from particles carried in single-file through the laser beam. This use of a CW laser leads to opto-mechanical simplicity and reduces fluorescence bleaching effects. A custom-designed multi-pixel Hybrid Photodiode (HPD) detector is used to record the spatial scattering data in forward scattering plane whilst particle fluorescence is recorded via a large solid-angle ellipsoidal reflector and single photomultiplier detector. Calibration tests and experimental trials involving a range of both biological and nonbiological aerosols have shown that the MPAM, when supported by appropriate data analysis algorithms, is capable of achieving enhanced levels of discrimination between biological and non-biological particles down to the submicrometre sizes and, in some cases, enhanced discrimination between classes of biological particle

Measurements, Models, Systems and Design

531 s.

Algebraic Structures of Neutrosophic Triplets, Neutrosophic Duplets, or Neutrosophic Multisets

Neutrosophy (1995) is a new branch of philosophy that studies triads of the form (, , ), where is an entity {i.e. element, concept, idea, theory, logical proposition, etc.}, is the opposite of , while is the neutral (or indeterminate) between them, i.e., neither nor .Based on neutrosophy, the neutrosophic triplets were founded, which have a similar form (x, neut(x), anti(x)), that satisfy several axioms, for each element x in a given set.This collective book presents original research papers by many neutrosophic researchers from around the world, that report on the state-of-the-art and recent advancements of neutrosophic triplets, neutrosophic duplets, neutrosophic multisets and their algebraic structures – that have been defined recently in 2016 but have gained interest from world researchers. Connections between classical algebraic structures and neutrosophic triplet / duplet / multiset structures are also studied. And numerous neutrosophic applications in various fields, such as: multi-criteria decision making, image segmentation, medical diagnosis, fault diagnosis, clustering data, neutrosophic probability, human resource management, strategic planning, forecasting model, multi-granulation, supplier selection problems, typhoon disaster evaluation, skin lesson detection, mining algorithm for big data analysis, etc

New Approaches in Automation and Robotics

The book New Approaches in Automation and Robotics offers in 22 chapters a collection of recent developments in automation, robotics as well as control theory. It is dedicated to researchers in science and industry, students, and practicing engineers, who wish to update and enhance their knowledge on modern methods and innovative applications. The authors and editor of this book wish to motivate people, especially under-graduate students, to get involved with the interesting field of robotics and mechatronics. We hope that the ideas and concepts presented in this book are useful for your own work and could contribute to problem solving in similar applications as well. It is clear, however, that the wide area of automation and robotics can only be highlighted at several spots but not completely covered by a single book