Studying elements ofgenetic programming for multiclass classification

Tese de mestrado, Engenharia Informática (Interação e Conhecimento) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2018Although Genetic Programming (GP) has been very successful in both symbolic regression and binary classification by solving many difficult problems from various domains, it requires improvements in multiclass classification, which due to the high complexity of this kind of problems, requires specialized classifiers. In this project, we explored a multiclass classification GP-based algorithm, the M3GP [4]. The individuals in standard GP only have one node at their root. This means that their output space is in R. Unlike standard GP, M3GP allows each individual to have n nodes at its root. This variation changes the output space to Rn, allowing them to construct clusters of samples and use a cluster-based classification. Although M3GP is capable of creating interpretable models while having competitive results with state-of-the-art classifiers, such as Random Forests and Neural Networks, it has downsides. The focus of this project is to improve the algorithm by exploring two components, the fitness function, and the genetic operators’ selection method. The original fitness function was accuracy-based. Since using this kind of functions does not allow a smooth evolution of the output space, we tried to improve the algorithm by exploring two distance-based fitness functions as an attempt to separate the clusters while bringing the samples closer to their respective centroids. Until now, the genetic operators in M3GP were selected with a fixed probability. Since some operators have a better effect on the fitness at different stages of the evolution, the fixed probabilities allow operators to be selected at the wrong stages of the evolution, slowing down the learning process. In this project, we try to evolve the probability the genetic operators have of being chosen over the generations. On a later stage, we proposed a new crossover genetic operator that uses three individuals for the M3GP algorithm. The results obtained show significantly better results in the training set in half the datasets, while improving the test accuracy in two datasets

Isolation of the Six-Transmembrane Epithelial Antigen of the Prostate 1 (STEAP1) using Gellan Gum Microspheres

Prostate cancer is one of the most frequent cancers diagnosed in males, predicted to become the most prevalent malignancy in upcoming years. Current therapies have limited efficacy and are not suitable to mitigate the alarming incidence and mortality rates, especially in later hormone-refractory stages. In this manner, it is crucial the development of novel approaches. Six-Transmembrane Epithelial Antigen of the Prostate 1 (STEAP1) is a protein highly overexpressed in PCa predicted to function as a transmembrane transporter and ionic channel, to play a role in intercellular communication between tumor cells and has been associated with the generation and propagation of high levels of reactive oxygen species. Consequently, STEAP1 leads to increased cellular proliferation and tumor aggressiveness. Furthermore, STEAP1 is mostly absent from normal tissues, suggesting a specificity for the cancer microenvironment, indicating that STEAP1 could have potential as a biomarker and therapeutic target. However, to explore this potential it is first necessary to isolate stable, bioactive and pure protein fractions of high concentration. Thus, we prepared calciumand nickel-crosslinked gellan gum microspheres through a water-in-oil emulsion with 1.41% (w/v) gellan at 750 rpm and 100ºC. The microspheres were characterized trough FTIR, SEM and EDX, ensuring adequate size, morphology, and crosslinking. The microspheres were used to capture STEAP1 solubilized in 0.1% (v/v) DM derived from Komagataella pastoris X33 Mut+ mini-bioreactor lysates using two different approaches, exploring ionic and affinity interactions. The ionic strategy presented the best results and consisted of STEAP1 capture in 10 mM MES buffer at pH 6.2. The target was then eluted by electrostatic repulsion with 10 mM Tris supplemented with 500 mM NaCl at pH 11. These optimized conditions allowed the recovery of STEAP1 in a single step, eliminating heterologous proteins in intermediary steps. The clarified fraction was polished by coupling with a Co-immunoprecipitation step. This technique was able to decomplex STEAP1-gellan gum complexes formed during the batch clarification. This innovative integration results in a monomeric STEAP1 fraction with high purity degree.O cancro da próstata é um dos cancros mais frequentemente diagnosticados no sexo masculino, prevendo tornar-se a neoplasia maligna mais prevalente nos próximos anos. As terapias atuais têm eficácia limitada e não são suficientemente adequadas para mitigar as alarmantes taxas de incidência e mortalidade (aproximadamente 1.4 e 0.38 milhões, respetivamente) especialmente em fases mais avançadas não responsivas a tratamento hormonal. Desta forma, é crucial o desenvolvimento de novas abordagens de diagnóstico e terapêuticas. A Six-Transmembrane Epithelial Antigen of the Prostate 1 (STEAP1) é uma proteína sobre-expressa no cancro da próstata, funcionando como um transportador transmembranar e canal iónico e desempenhando um papel na comunicação intercelular entre células tumorais. Adicionalmente, esta proteína foi associada com elevados níveis celulares de espécies reativas de oxigénio. Consequentemente, a sobre-expressão de STEAP1 leva ao aumento da proliferação celular e agressividade do tumor. Além disso, a STEAP1 está maioritariamente ausente em tecidos normais e órgãos vitais, sugerindo uma especificidade para o microambiente tumoral, indicando que esta proteína membranar pode ser considerada um potencial biomarcador e alvo terapêutico. No entanto, para explorar esse potencial, é necessário isolar frações de STEAP1 estáveis, bioativas e puras em concentrações elevadas. Atualmente, a principal limitação dos bioprocessos de natureza recombinante está relacionada com a fase de downstream, sendo que estas etapas contabilizam aproximadamente 80% dos custos totais. As etapas cromatográficas efetuadas em modo sequencial na purificação de STEAP1 não produzem rendimentos apropriados para a cristalização desta proteína e consequentemente promover a determinação da estrutura 3D e o desenvolvimento estudos de biointeração com antagonistas emergentes. Assim, o método batch surge como uma alternativa, considerando que é um método largamente aplicado na indústria, sendo capaz de combinar as etapas de clarificação, concentração e purificação primária de proteínas numa única etapa. Paralelamente, este método é simples, rápido e de baixo custo. A goma gelana é um exopolissacarídeo aniónico que tem a capacidade de formar géis termorreversíveis na presença de catiões divalentes. Desde a sua descoberta, este polímero foi aplicado com sucesso na indústria alimentar, farmacêutica e biotecnológica. Recentemente, foi demonstrada a aplicabilidade da gelana como matriz cromatográfica, devido a ser um polímero poroso, hidrofílico e possuir elevada capacidade de ligação. Este conceito foi também aplicado na formulação de microesferas de gelana para a captura de proteínas solúveis e pDNA. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi desenvolver e otimizar um método de batch utilizando microesferas de gelana para a captura de STEAP1, uma proteína transmembranar, diretamente de um lisado bruto de Komagataella pastoris X33 Mut+. Para atingir este objetivo, as microesferas de gelana foram preparadas através do método de emulsão água-em-óleo pela extrusão de uma solução de 1.41% de gelana previamente aquecida a 90ºC sobre uma solução de óleo a 750 rpm e 100ºC. As microesferas foram reticuladas com cálcio e níquel, correspondendo aos tipos de estratégias iónica e de afinidade exploradas no batch, respetivamente. As microesferas foram caracterizadas relativamente ao diâmetro médio (microscopia semiótica), à morfologia (SEM) e composição química (FTIR e EDX). Os resultados obtidos demonstram que as microesferas apresentam uma morfologia esférica com uma estrutura uniforme e consistente, com tamanhos médio de 239.06 µm (níquel) e 330.37 µm (cálcio). O EDX demonstrou uma maior percentagem de integração de níquel, quando comparado com microesferas de gelana reticuladas com cálcio, justificando o menor tamanho destas microesferas pela formação de uma rede tridimensional mais compacta. Os espectros de FTIR juntamente com as percentagens iónicas obtidas por EDX demonstram o sucesso da etapa de reticulação. Em relação ao batch, várias otimizações foram realizadas visto que a STEAP1 apresentou alguma tendência de formar complexos estáveis com a gelana. Inicialmente, foi demonstrado que o detergente DM, a uma concentração de 0.1% (v/v), permitiu a solubilização mais eficaz e, por conseguinte, maior grau de recuperação de STEAP1. Posteriormente, a concentração ideal de lisado a injetar na matriz de gelana, correspondeu a ~7 mg de proteína total/mL, ou seja, uma diluição de 1:6 (concentração de lisado bruto de ~43 mg/mL) por cada produção de batch. Por último, verificou-se que 35 mL de microesferas de gelana para 6 mL de tampão é o rácio ideal a utilizar no método de captura em modo batch. As microesferas reticuladas com níquel foram utilizadas para a estratégia de afinidade. Surpreendentemente, a pH 9.2 foi possível ligar a totalidade de STEAP1 explorando a afinidade da sua cauda de histidinas aos iões de níquel presentes na superfície das microesferas de gelana. No entanto, no método de batch a STEAP1 provou ser sensível mesmo a modestas concentrações de imidazole e não foi possível recuperar a proteína alvo numa única fração. Contrariamente, as microesferas de cálcio utilizadas na estratégia iónica produziram resultados mais encorajadores. De facto, a STEAP1 liga totalmente a pH 6.2 em 10 mM MES e elui numa única fração na presença de 500 mM NaCl a pH 11 em 10 mM Tris. No entanto, não foi possível eliminar totalmente a formação de complexos STEAP1-gelana, mesmo com a implementação de várias etapas de otimização, nomeadamente, solubilização, concentração de lisado, rácio de microesferas e nas etapas do batch, bem como das suas respetivas concentrações de NaCl. Para descomplexar a STEAP1 da gelana, as frações recuperadas do batch iónico foram acopladas a uma etapa de polimento de co-imunoprecipitação, descomplexando os agregados STEAP1-gelana que resultaram numa fração de STEAP1 na forma monomérica (~35 kDa) de elevado grau de pureza. Desta forma, demonstramos uma integração inovativa baseada no método de batch de gelana com uma etapa de coimunoprecipitação que resulta na captura, clarificação e purificação de STEAP1

Rigidity of free boundary minimal disk in mean convex three-manifolds

The purpose of this article is study rigidity of free boundary minimal two-disk that locally maximize the modified Hawking mass on a Riemannian three-manifold with positive lower bound on its scalar curvature and mean convex boundary. Under strict stability of it assumptions, we prove that a neighborhood of it in M is isometric to one of the half de Sitter-Schwarzschild metrics.Comment: 16 pages; no figure

A felicidade a partir da obra de Beata Vita de Santo Agostinho

Orientador: Prof. Dr. Paulo Vieira NetoMonografia (especialização) - Universidade Federal do Paraná, Curso de Especialização em Ensino de Filosofia no Ensino MédioInclui referênciasResumo : felicidade é um tema discutido por muitos filósofos. Santo Agostinho, na obra De Beta Vita, faz uma tentativa filosófica de mensurar o conceito de felicidade a partir da via teológica. Com a promoção de um encontro, ele propõe aos seus amigos uma retórica sobre a felicidade. A abrangência desta pesquisa tem como ponto de partida a obra de Agostinho e outros autores que o referendam, com o objetivo de demonstrar sua trajetória na busca da vida feliz. "Você é livre para fazer suas escolhas, mas é prisioneiro das consequências". (Pablo Neruda). Sendo assim, partiremos em busca da demonstração da felicidade na história, pois frequentemente ela é entendida apenas como um momento de bem estar. Agostinho nos propõe uma forma de conhecimento norteada pela felicidade

Ergonomia e a gestão da informação: estudo de caso em uma organização hospitalar

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção.Este trabalho apresenta o resultado do estudo da Transferência de Tecnologia - uso de um software pelos usuários de uma organização hospitalar. A transferência de tecnologia esta repercutindo nas condições de trabalho de alguns operadores de uma organização hospitalar. O objetivo deste estudo é investigar e detectar os pontos onde esta se refletindo a dificuldade de operacionalização do sistema, consideram o uso do software difícil, querem ser melhor treinados. Não se sentem seguros no processo de tomada de decisão. Seu envolvimento com a tecnologia é superficial, pois não participaram do processo desde a sua origem. Com estes dados em mãos, coletados em entrevistas, o objetivo é introduzir algumas adaptações para minimizar este impacto. Que são melhorar o processo de comunicação, realizar treinamentos periódicos e atualizar os aspectos cognitivos deste operador. Para montar um quadro de referência, foram formulados questionários ligados a pontos básicos, como: perfil do operador, papeis que este desenvolve, condições de trabalho, processos cognitivos, natureza das tarefas, processos de tomada de decisão, trabalho em equipe, processo de comunicação e sobre o Software. Com essas medidas, minimizar o impacto causado pela Transferência de Tecnologia. A metodologia utilizada para obtenção dos dados para análise foi a entrevista, aplicada junto aos usuários do Software

An exploratory study about the characterization of caffeine consumption in a Portuguese sample

Caffeine is one of the most used psychoactive substances worldwide, with an impact in multiple spheres (individual, social, and economic). In addition, there is evidence of the physiological, cognitive, and emotional effects after consumption. This study aimed to examine caffeine consumption in a Portuguese sample by characterizing and understanding the pattern of consumption and the reasons for it. The sample was composed of 208 subjects recruited through the university’s social media channels to answer an online questionnaire between April and June 2020. The results showed a higher consumption in males and the group of subjects aged between 31 and 35 years. The coffee “express” is the most consumed source of caffeine in this Portuguese sample (70.2%). The data showed that improvement in alertness and the taste of products with caffeine were the main reasons for consuming caffeinated products. In conclusion, this study calls attention to the characterization of caffeine consumption to understand the need for such consumption and its effects on body functions and health. It is important to highlight the potential benefit of caffeine consumption due to its impact on the quality of life and health since this substance has effects not only on physical and mental health but also on social well-being.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Using electronic sensors to support gender neutral STEM activities in primary school

The Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) gender divide is still a nowadays multidimensional problem. During the last decades, research has been studying the factors that can contribute to close the gender gap in what concerns participation, achievement and progression in STEM education. The empirical study presented in this paper assessed, with a gender perspective, the results of the use of electronic sensors to explore and solve environmental health problems by children of four primary school classes. The developed experiment was designed to promote gender inclusion. The results evidenced that children acquired knowledge linked to the use of the sensors, and were able to produce suggestions to solve the explored problems. Nonetheless, gender differences were not promoted by the experiment didactic activities, evidencing affordances of such activities to narrow gender gaps.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

PESQUISA EM EDUCAÇÃO: o contributo da pesquisa epistemológica para construção do objeto de pesquisa

Silvio Sánchez Gamboa é graduado em Filosofia pela Universidade de San Buaventura, possui mestrado em Educação pela Universidade de Brasília e doutorado em Educação pela Universidade Estadual de Campinas. Publicado pela editora Argos em 2018 com um volume de 187 páginas, seu livro “Pesquisa em educação: métodos e epistemologias” reúne uma série de publicações produzidas ao longo da trajetória científica e acadêmica do autor. Em suma, a obra é direcionada para aqueles leitores que pretendem se aventurar pelo uso da “pesquisa epistêmica”, ou “pesquisa das pesquisas”. Este tipo de pesquisa transcende a mera visão reducionista e técnica das produções cientificas para se aprofundar nas lógicas implícitas na articulação dos diversos elementos constitutivos da investigação científica, tais como: técnicas, métodos, teorias, e pressupostos epistemológicos, gnosiológicos e ontológicos