Robustness analysis of evolutionary controller tuning using real systems

A genetic algorithm (GA) presents an excellent method for controller parameter tuning. In our work, we evolved the heading as well as the altitude controller for a small lightweight helicopter. We use the real flying robot to evaluate the GA's individuals rather than an artificially consistent simulator. By doing so we avoid the ldquoreality gaprdquo, taking the controller from the simulator to the real world. In this paper we analyze the evolutionary aspects of this technique and discuss the issues that need to be considered for it to perform well and result in robust controllers

Real-time evolution of an embedded controller for an autonomous helicopter

In this paper we evolve the parameters of a proportional, integral, and derivative (PID) controller for an unstable, complex and nonlinear system. The individuals of the applied genetic algorithm (GA) are evaluated on the actual system rather than on a simulation of it, thus avoiding the ldquoreality gaprdquo. This makes implicit a formal model identification for the implementation of a simulator. This also calls for the GA to be approached in an unusual way, where we need to consider new aspects not normally present in the usual situations using an unnaturally consistent simulator for fitness evaluation. Although elitism is used in the GAs, no monotonic increase in fitness is exhibited by the algorithm. Instead, we show that the GApsilas individuals converge towards more robust solutions

Supervised Control of a Flying Performing Robot using its Intrinsic Sound

We present the current results of our ongoing research in achieving efficient control of a flying robot for a wide variety of possible applications. A lightweight small indoor helicopter has been equipped with an embedded system and relatively simple sensors to achieve autonomous stable flight. The controllers have been tuned using genetic algorithms to further enhance flight stability. A number of additional sensors would need to be attached to the helicopter to enable it to sense more of its environment such as its current location or the location of obstacles like the walls of the room it is flying in. The lightweight nature of the helicopter very much restricts the amount of sensors that can be attached to it. We propose utilising the intrinsic sound signatures of the helicopter to locate it and to extract features about its current state, using another supervising robot. The analysis of this information is then sent back to the helicopter using an uplink to enable the helicopter to further stabilise its flight and correct its position and flight path without the need for additional sensors

Web Usage Mining with Evolutionary Extraction of Temporal Fuzzy Association Rules

In Web usage mining, fuzzy association rules that have a temporal property can provide useful knowledge about when associations occur. However, there is a problem with traditional temporal fuzzy association rule mining algorithms. Some rules occur at the intersection of fuzzy sets' boundaries where there is less support (lower membership), so the rules are lost. A genetic algorithm (GA)-based solution is described that uses the flexible nature of the 2-tuple linguistic representation to discover rules that occur at the intersection of fuzzy set boundaries. The GA-based approach is enhanced from previous work by including a graph representation and an improved fitness function. A comparison of the GA-based approach with a traditional approach on real-world Web log data discovered rules that were lost with the traditional approach. The GA-based approach is recommended as complementary to existing algorithms, because it discovers extra rules. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved

Temporal fuzzy association rule mining with 2-tuple linguistic representation

This paper reports on an approach that contributes towards the problem of discovering fuzzy association rules that exhibit a temporal pattern. The novel application of the 2-tuple linguistic representation identifies fuzzy association rules in a temporal context, whilst maintaining the interpretability of linguistic terms. Iterative Rule Learning (IRL) with a Genetic Algorithm (GA) simultaneously induces rules and tunes the membership functions. The discovered rules were compared with those from a traditional method of discovering fuzzy association rules and results demonstrate how the traditional method can loose information because rules occur at the intersection of membership function boundaries. New information can be mined from the proposed approach by improving upon rules discovered with the traditional method and by discovering new rules

Managing uncertainty in sound based control for an autonomous helicopter

In this paper we present our ongoing research using a multi-purpose, small and low cost autonomous helicopter platform (Flyper ). We are building on previously achieved stable control using evolutionary tuning. We propose a sound based supervised method to localise the indoor helicopter and extract meaningful information to enable the helicopter to further stabilise its flight and correct its flightpath. Due to the high amount of uncertainty in the data, we propose the use of fuzzy logic in the signal processing of the sound signature. We discuss the benefits and difficulties using type-1 and type-2 fuzzy logic in this real-time systems and give an overview of our proposed system

Potencial proangiogénico de los productos de disolución de materiales vítreos bioactivos

La angiogénesis es un proceso complejo caracterizado por una cascada de eventos que llevan a la activación, proliferación y migración de células endoteliales y al remodelado y estabilización del tejido vascular. Recientes intentos por estimular angiogénesis se han enfocado en la entrega de factores de crecimientos tales como el factor de crecimiento endotelial (VEGF) y el factor de crecimiento fibroblástico básico (bFGF), terapia génica y terapia basada en células, pero estos procedimientos son caros y los mecanismos de entrega óptimos son aún poco comprendidos, por lo tanto, contar con estrategias más sencillas y menos costosas para inducir angiogénesis, representarían una muy buena alternativa al uso de factores de crecimientos costosos para estimular la neovascularización en un tejido en reparación. Los vidrios bio-activos han sido ampliamente investigados para la regeneración de tejido óseo, sin embargo ha habido poca investigación en la aplicación de los vidrios biactivos para reparar tejidos blandos altamente vascularizados y particularmente, la influencia que tienen sobre la neovascularización. Sin embargo recientes trabajos han mostrado la habilidad de los vidrios bioactivos para promover angiogénesis lo cual es crítico para numerosas aplicaciones en la reparación de herida y en estrategias para la ingeniería de tejidos. Este artículo, en la primera parte; presenta una visión general de los vidrios bioactivos haciendo énfasis en las características que determinan la bioactividad de los vidrios de silicato bio-activos y en la segunda parte, revisa la evidencia existente en la bibliografía sobre estudios que han demostrado el potencial de los vidrios bioactivos, particularmente el 45S5 Bioglass® de estimular la angiogénesis, a través de sus productos de disolución iónica.Angiogenesis is complex multi-step process that involves endothelial cell activation, dissolution of surrounding basement membrane, increased endothelial cell proliferation and migration, tube formation to form a vascular network. Recent attempts to stimulate angiogenesis have focused on the delivery of growth factors and cytokines, such us vascular endothelial growth factor (VEGF) and basic fibroblast growth factor (bFGF), gene therapy and cells-based therapy. However the growth factors are expensive and the optimal delivery strategies are unclear. Therefore use others easier and cheaper strategies to induce angiogenesis could provide and alternative approach to the use of expensive growth factor for stimulating neovascularization of wound repair. While the bioactive glasses have been extensively investigated for bone repair and regeneration, there has been relatively little research on the application of bioactive glass to highly vascularized soft tissues repair and particularly, the effect on the neovascularization. However, there is emerging evidence in the literature that the use of bioactive glasses in biomaterial-based tissue engineering strategies may improve the vascularization, it is the major limitation of tissue engineering approaches for the replacement of diseased or damaged tissue. This article, in the first part, reviews the bioactivity characteristics of silicate bioactive glasses. In the second part, discusses the evidences in the literature showing the angiogenic potential of bioactive glasses ionic dissolution products, focusing on 45S5 bioglass®.A angiogênese é um processo complexo caracterizado por uma cascata de eventos que levam à ativação, proliferação e migração de células endoteliais e à remodelagem e estabilização do tecido vascular. Recentes tentativas por estimular angiogênese têm se focado na entrega de fatores de crescimentos tais como o fator de crescimento endotelial (VEGF) e o fator de crescimento fibroblástico básico (bFGF), terapia gênica e terapia baseada em células, mas estes procedimentos são caros e os mecanismos de entrega ótimos são ainda pouco compreendidos, portanto, poder contar com estratégias mais simples e menos custosas para induzir angiogênese, representariam uma muito boa alternativa ao uso de fatores de crescimentos custosos para estimular a neovascularização num tecido em reparação. Os vidros bioativos têm sido amplamente pesquisados para a regeneração de tecido ósseo, entretanto tem havido pouca pesquisa na aplicação dos vidros bioativos para reparar tecidos moles altamente vascularizados e particularmente, a influência que têm sobre a neovascularização. Entretanto recentes trabalhos têm mostrado a habilidade dos vidros bioativos para promover angiogênese o qual é crítico para numerosas aplicações na reparação de ferida e em estratégias para a engenharia de tecidos. Este artigo, na primeira parte; apresenta uma visão geral dos vidros bioativos fazendo ênfase nas características que determinam a bioatividade dos vidros de silicato bioativos e, na segunda parte, revisa a evidência existente na bibliografia sobre estudos que têm demonstrado o potencial dos vidros bioativos, particularmente o 45S5 Bioglass® de estimular a angiogênese, através de seus produtos de dissolução iônica.Fil: Haro Durand, Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingenieria "Hilario Fernandez Long". Grupo Vinculado al Intecin - Grupo Interdisciplinario en Materiales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); ArgentinaFil: Gongora, Adrian Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); ArgentinaFil: Gómez, Martin Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); ArgentinaFil: Baldi, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); ArgentinaFil: Gourostovich, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingenieria "Hilario Fernandez Long". Grupo Vinculado al Intecin - Grupo Interdisciplinario en Materiales; Argentin

O sistema eph/ephrin, um exemplo de versatilidade e diversidade funcional em biologia molecular do câncer e a angiogênese

Los receptores Eph y Ephrin son moléculas altamente versátiles, reguladoras de procesos tan diversos como la guía de axones, la modulación de plasticidad sináptica, la morfogénesis del sistema vascular y el tamaño y organización de órganos. Los receptores Eph comprenden la familia más numerosa de receptores de tirosina quinasa y sus ligandos Ephrin están anclados o atraviesan la membrana plasmática. El sistema Eph/Ephrin se caracteriza por desencadenar vías de señalización bi-direccional, tanto a través del receptor como a través del ligando. Mediante contacto célula-célula, y dependiendo del repertorio de receptores expresados, del tipo y el contexto celular, pueden controlar respuestas celulares muy diversas como la adhesión, morfología, proliferación y migración. Estos roles no están confinados a procesos fisiológicos, sino su importancia resalta aún más en una variedad de patologías humanas y, en particular, en cáncer. El receptor EphB4 está sobre-expresado en varios tipos tumorales y, con respecto a su funcionamiento, diversos artículos publicados muestran discrepancias, ya que su activación puede desencadenar señales pro- o anti-tumorales según la naturaleza del contexto celular. La expresión de su ligando EphrinB2, tanto en las células tumorales como en el endotelio asociado, está relacionado a su alta vascularización. Entender los mecanismos que controlan la función del sistema Eph/Ephrin proporcionaría conocimientos profundos para comprender los principios biológicos y permitir el desarrollo de nuevas drogas terapéuticas. Por ejemplo, mientras que anticuerpos contra VEGF ya son utilizados para el tratamiento del cáncer, la interferencia simultánea del sistema EphB4/EphrinB2 sería útil para actuar durante la angiogénesis tumoral y la progresión del cáncer.Eph receptors and Ephrins are highly versatile regulators of processes as diverse as axon guidance, modulation of synap-tic plasticity, morphogenesis of the vascular system or the patterning of organs. The Eph receptors are the largest family of receptor tyrosine kinases and their Ephrin ligands are bound to the plasmatic membrane or are transmembrane. The Eph/Ephrin system is characterized by activating bi-directional signals, throughout both the receptor and the ligand. By cell-cell contact, and depending on the expressed receptors set, cell type and context, it can trigger a wide array of cellular responses like cell adhesion, morphology, proliferation and migration. These roles are not confined to physiological processes, but are highly relevant for a variety of human pathologies and, in particular, cancer. EphrB4 receptor is overexpressed in various tumor types and with respect to its function, several published articles have shown discrepancies, since its activation can trigger pro- or anti-tumoral signals. The expression of its EphrinB2 ligand in both tumor cells and in the associated endothelium is related to its high vascularity. Thus, understanding the key mechanisms controlling Eph/Ephrin function would not only provide deeper insight into interesting biological principles, but it might also enable the development of new therapeutic reagents. For example, while antibodies against VEGF are already used for the treatment of cancer, inhibition of ephrin-B2 might be useful to simultaneously interfere with the function of VEGFR2 and VEGFR3, which act together during angiogenesis.Os receptores Eph e Ephrin são moléculas altamente versá-teis, reguladoras de processos tão diversos como guia de axô-nios, modulação de plasticidade sináptica, morfogênese do sistema vascular e o tamanho e organização de órgãos. Os receptores Eph compreendem a família mais numerosa de receptores de tirosina quinase e seus ligandos Ephrin estão ancorados ou atravessam a membrana plasmática. O sistema Eph/Ephrin se caracteriza por desencadear vias de sinaliza-ção bidirecional, tanto através do receptor quanto através do ligando. Mediante contato célula-célula, e dependendo do re-pertório de receptores expressos, do tipo e o contexto celular, podem controlar respostas celulares muito diversas como a adesão, morfologia, proliferação e migração. Estes papéis não estão confinados a processos fisiológicos, mas sua im-portância salienta mais ainda numa variedade de patologias humanas e, em particular, em câncer. O receptor EphB4 está sobre-expresso em vários tipos tumorais e, com relação a seu funcionamento, diversos artigos publicados mostram diver-gências, visto que sua ativação pode desencadear sinais pró ou anti-tumorais conforme a natureza do contexto celular. A expressão de seu ligando EphrinB2, tanto nas células tu-morais quanto no endotélio associado, está relacionada com sua alta vascularização. Entender os mecanismos que con-trolam a função do sistema Eph/Ephrin proporcionaria co-nhecimentos profundos para compreender os princípios biológicos e permitir também o desenvolvimento de novas drogas terapêuticas. Por exemplo, enquanto anticorpos contra VEGF já são utilizados para o tratamento do câncer, a interferência simultânea do sistema EphB4/EphrinB2 seria útil para atuar durante a angiogênese tumoral e a progressão do câncer.Fil: Gómez, Martin Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); ArgentinaFil: Bravo, Gabriela Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); ArgentinaFil: Gatto Cáceres, Carla Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); ArgentinaFil: Gongora, Adrian Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); ArgentinaFil: Baldi, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentin

siARN e shARN: aspectos básicos e aplicados : seu uso como agentes terapêuticos

La interferencia del ARN es un fenómeno por el cual pequeñas moléculas de ARN doble cadena inhiben la expresión génica de manera secuencia específica. Esta vía se encuentra altamente conservada en los organismos eucariotas. Existen varios tipos de ARN interferentes, entre ellos se encuentran los shARN (del inglés short hairping RNA) que a su vez, dan lugar a los siARN (del inglés small interfering RNA). La activación de esta vía de manera exógena constituye una estrategia prometedora para el tratamiento de múltiples enfermedades humanas tales como el cáncer, las infecciones virales, las enfermedades autoinmunes y neurodegenerativas. En el presente artículo se realiza la descripción de estas pequeñas moléculas, así como también de la vía involucrada y cuáles son los efectos de su activación. También se explican los problemas que presenta su aplicación y las perspectivas de su uso como agentes terapéuticos.RNA interference is a phenomenon in which small double stranded RNAs mediate sequence-specific regulation of gene expression. This pathway is highly preserved in eukaryotic organisms. There are many types of interfering RNAs, among them, shRNAs (short hairping RNA) which give rise to siRNA (small interfering RNA). The exogenous activation of this pathway is a promising strategy as a treatment for various human diseases such as cancer, viral infections, autoimmune, and neurodegenerative diseases. In this article these small molecules, the pathway involved and the effects of their activation are described. In addition, the problems and perspectives of their application as therapeutic agents are presented.A interferência do ARN é um fenômeno pelo qual pequenas moléculas de ARN cadeia dupla inibem a expressão gênica de maneira sequência específica. Esta via se encontra altamente conservada nos organismos eucariotas. Existem vários tipos de ARN interferentes, entre eles se encontram os shARN (do inglês short hairping RNA) que por sua vez, dão lugar aos siARN (do inglês small interfering RNA). A ativação desta via de maneira exógena constitui uma estratégia promissora para o tratamento de múltiplas doenças humanas tais como o câncer, as infecções virais, as doenças autoimunes e neurodegenerativas. No presente artigo é realizada a descrição destas pequenas moléculas, bem como da via envolvida e quais são os efeitos de sua ativação. Também se explicam os problemas que apresenta sua aplicação e as perspectivas de seu uso como agentes terapêuticos.Fil: Flumian, Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina; ArgentinaFil: Levy, Gabriela Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina; ArgentinaFil: Bravo, Gabriela Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina; ArgentinaFil: Gómez, Martin Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina; ArgentinaFil: Gongora, Adrian Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina; ArgentinaFil: Baldi, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentin