Evolving Decision Rules with Geometric Semantic Genetic Programming

Dissertation presented as the partial requirement for obtaining a Master's degree in Data Science and Advanced Analytics, specialization in Data ScienceDue to the ever increasing amount of data available in today’s world, a variety of methods to harness this information are continuously being created, refined and utilized, drawing inspiration from a multitude of sources. Relevant to this work are Supervised Learning techniques, that attempt to discover the relationship between the characteristics of data and a certain feature, to uncover the function that maps input to output. Among these, Genetic Programming (GP) attempts to replicate the concept of evolution as defined by Charles Darwin, mimicking natural selection and genetic operators to generate and improve a population of solutions for a given prediction problem. Among the possible variants of GP, Geometric Semantic Genetic Programming (GSGP) stands out, due to its focus on the meaning of each individual it creates, rather than their structure. It achieves by imagining an hypothetical and perfect model, and evaluating the performance of others by measuring how much their behaviour differ from it, and uses a set of genetic operators that have a specific effect on the individual’s semantics (i.e., its predictions for training data), with the goal of reaching ever closer to the so called perfect specimen. This thesis conceptualizes and evaluates the performance of aGSGPimplementation made specifically to deal with multi-class classification problems, using tree-based individuals that are composed by a set of rules to allow the categorization of data. This is achieved through the careful translation of GSGP’s theoretical foundation, first into algorithms and then into an actual code library, able to tackle problems of this domain. The results demonstrate that the implementation works successfully and respects the properties of the the original technique, allowing us to obtain excellent results on training data, although performance on unseen data is a slightly worse than that of other state-of-the-art algorithms.Devido à crescente quantidade de dados do mundo de hoje, uma variedade de métodos para utilizar esta informação é continuamente criada, melhorada e utilizado, com inspiração de diversas fontes. Com particular relevância para este trabalho são técnicas de Supervised Learning, que visam descobrir a relação entre as características dos dados e um traço específico destes, de modo a encontrar uma função que consiga mapear os inputs aos outputs. Entre estas, Programação Genética (PG) tenta recriar o conceito de evolução como definido por Charles Darwin, imitando a seleção natural e operadores genéticos para gerar e melhorar uma população de soluções para um dado problema preditivo. Entre as possíveis variantes de PG, Programação Genética em Geometria Semântica (PGGS) é notável, pois coloca o seu foco no significado de cada indivíduo que cria, em vez da sua estrutura. Realiza isto ao imaginar um modelo hipotético e perfeito, e avaliar as capacidades dos outros medindo o quão diferente o seu comportamento difere deste, e utiliza um conjunto de operadores genéticos com um efeito específico na semântica de um indíviduo (i.e., as suas previsões para dados de treino), visando chegar cada vez mais perto ao tão chamado espécime perfeito. Esta tese conceptualiza e avalia o desempenho de uma implementação de PGGS feita especificamente para lidar com problemas de classificação multi-classe, utilizando indivíduos baseados em árvores compostos por uma série de regras que permitem a categorização de dados. Isto é feito através de uma tradução cuidadosa da base teórica de PGGS, primeiro para algoritmos e depois para uma biblioteca de código, capaz de enfrentar problemas deste domínio. Os resultados demonstram que a implementação funciona corretamente e respeita as propriedades da técnica original, permitindo que obtivéssemos resultados excelentes nos dados de treino, embora o desempenho em dados não vistos seja ligeiramente abaixo de outros algoritmos de última geração

To buy or to rent? : that is the question! : Portuguese Real Estate market on trial

The decision of buying a house is not done in an unexpected way. The subprime crisis in the US, the European bank crisis and the third Portuguese rescue from the Troika have caused so changes in the housing and rental market in Portugal, changes which we have explored in this study. This research is based on a framework developed by Tabner (2008) in order to analyse different housing owners/investors profiles, in our case, the fully funded profile and the partially funded profile, not less important, we also analysed some qualitative approaches of owning a house, as advantages and disadvantages of the housing market and the renting market, as well, two specific cases that are linked with the housing and renting market, Airbnb and Modular construction. For the period in study, from 2000 until 2013, a fully funded consumer with a tax rate of 35% would be the financially wiser profile if bought a house, in contrast to the partially funded profile with buy-to-let intentions that, by buying a house, with a market price of 100,000€ would yield a negative NPV of 51,500€, meaning that instead buying a house, this profile, for the period in study should rather have chosen to rent a property

Design mobiliário urbano: intervenção e revitalização do Jardim de São Lázaro

Dissertação de mestradoEste projeto visa contribuir para uma reflexão da importância que os espaços públicos tiveram durante o seu aparecimento em meados do século XIX, não somente no desenvolvimento das zonas urbanas, bem como na relevância e mérito que obtiveram na criação da sociedade vivida atualmente. Através desta contextualização histórica é refletido e questionado sobre os usos dados no presente nestes que são verdadeiros oásis verdes em cidades cada vez mais lotadas, em que a vida agitada de quem nela habita, constrasta com a degradação e despovoamento de espaços como o Jardim de São Lázaro, no Porto. Qual o futuro dos jardins urbanos quando as gerações que deles ainda usufruem não existirem mais? Na necessidade de discussão do problema de despovoamento cada vez mais notório de espaços como o Jardim de São Lázaro que ficam esquecidos e isolados em cidades cada vez mais povoadas, estratégias devem ser repensadas de modo a catalizar e rejuvenescer estes que começam a tornar-se fantasmas verdes em todas as cidades em que praticamente existem. O Design surge assim no projeto como aliado ao desenvolvimento de epaços, contribuindo como chamamento para a interatividade e emoção. A temática deste trabalho centra-se na capacidade de influência que o equipamento de mobiliário urbano tem na transformação de um espaço público, através do impacto na perceção da imagem criada para com o utilizador. Através de um vasto enquadramento histórico e pesquisa direcionada, é dado o mote para a segunda parte do projeto, onde através de um processo evolutivo de ideias e conceitos, a mesma culmina na conceção de diversas peças de mobiliário urbano, na tentativa de corresponder e responder às necessidades abordadas por cidadãos e novos visitantes, de modo a revitalizar e criar novos hábitos de usufruo do Jardim de São Lázaro.This project intends to reflect on the importance public spaces had on their appearance in the mid-XIX century, not only through the development of urban areas but also by the relevance and merit gained on the today's society birth. Throughout a historical contextualization, the author reflects on nowadays' usage of these green oasis in crowded cities, on which the hectic life of its inhabitants contradicts the degradation and depopulation of urban spaces such as São Lázaro Garden in Porto. Which might be the future of urban gardens for generations to come? Sensing the need of bringing to the discussion the increasing neglect and isolation on these spaces, such as São Lázaro Garden, strategies must be designed in order to catalyze and renew them. Design discipline appears as an ally of spaces development, enhancing interaction and user’s emotions. Therefore, the project’s theme focuses on the possible influence that urban furniture and equipment might have on public spaces transformation and imagistic perception by the user. Combining the historical context, and directed research, the author took a step into an evolutive idea and concept generation process. This led to an urban furniture proposal, composed of many pieces of equipment, aimed to fulfill users and visitors studied needs.N/

Implementação de príncipios lean na indústria automóvel

Mestrado em Engenharia e Gestão IndustrialExame público realizado em 31 de Janeiro de 2022A presente dissertação realizou-se no âmbito do 2º ano do Mestrado em Engenharia e Gestão Industrial tendo como principal objetivo a implementação de princípios Lean na indústria automóvel na empresa DF-Elastomer Solutions. O presente projeto tem como principal objetivo melhorar a organização e aumentar a eficiência do sistema produtivo da DF-Elastomer Solutions. Desta forma, foi necessário: (i) analisar o processo produtivo; (ii) identificar os desperdícios existentes no processo; (iii) implementar metodologias Lean através da utilização de ferramentas Lean que permitam reduzir os desperdícios encontrados; e (iv) efetuar uma análise ao sistema de abastecimento interno da organização. Foram apresentadas e implementadas melhorias em alguns processos internos. No processo de termoplástico foram implementadas melhorias ao nível da organização, como por exemplo a arrumação e organização do espaço envolvente, bancadas de trabalho e implementação de etiquetas identificadoras de limpeza de moinho. No processo de vulcanização foram implementadas melhorias ao nível da organização tendo como base a metodologia 5S no armazém de periféricos. Foi organizado o armário de matrizes de montagem, levando a uma redução no tempo de procura (aproximadamente 89%). No processo de pós-cura, reembalagem e inspeção foram implementados quadros de sequenciamento de produção e respetivas etiquetas Kanban. A organização dos panos de limpeza permitiu diminuir a probabilidade de ocorrerem ruturas de stock. Foram colocados suportes e instruções de trabalho nas balanças de forma a normalizar o processo e diminuir possíveis falhas. Por último, efetuou-se uma análise ao abastecimento interno da organização, obtendo-se o tempo de ciclo teórico para o processo de abastecimento logístico. Com a implementação destas melhorias e através de um inquérito de satisfação, foi possível verificar que os colaboradores se encontram satisfeitos com os novos procedimentos de organização. Estas propostas permitiram à empresa melhorar a organização de processos e ainda diminuição de gastos monetários em cerca de 630€/ano e redução de espaço ocupado em 12 m2. Palavras-chave: Lean; Redução de desperdício; Organização; Melhoria ContínuaThis dissertation was carried out within the scope of the 2nd year of the master’s in Engineering and Industrial Management with the main objective of implementing Lean principles in the automotive industry in the company DF-Elastomer Solutions. The main objective of this project is to improve the organization and increase the efficiency of the DF-Elastomer Solutions production system. Thus, it was necessary to: (i) analyze the production process; (ii) identify the waste existing in the process; (iii) implement Lean methodologies using Lean tools that allow to reduce the waste found; and (iv) carry out an analysis of the organization's internal supply system. Improvements were presented and implemented in some internal processes. Organizational improvements were implemented in the thermoplastic process, such as the tidying and organization of the surrounding space, the organization of work benches and the implementation of identifying labels for mill cleaning. In the vulcanization process, organizational improvements were implemented based on the 5S methodology in the peripherals warehouse. The assembly matrix cabinet was also organized, leading to a reduction in search time (approximately 89%). In the post-cure, repackaging and inspection process, production sequencing boards and respective Kanban labels were implemented. The organization of the cleaning cloths allowed to reduce the probability of stock breaks. The placement of supports and respective work instructions on the scales, enabled the normalization of the process and reduced possible failures. Finally, an analysis of the organization's internal supply was carried out, obtaining the theoretical cycle time for the logistic supply process. With the implementation of these improvements and through a satisfaction survey, it was possible to verify that employees are satisfied with the new organizational procedures. These proposals allowed the company to improve the organization of processes and reduce monetary expenses by around €630/year and reduce space occupancy of 12 m2. Keywords: Lean; Waste Reduction; Organization; Continuous Improvemen

Segmentation and Optimal Region Selection of Physiological Signals using Deep Neural Networks and Combinatorial Optimization

Physiological signals, such as the electrocardiogram and the phonocardiogram are very often corrupted by noisy sources. Usually, artificial intelligent algorithms analyze the signal regardless of its quality. On the other hand, physicians use a completely orthogonal strategy. They do not assess the entire recording, instead they search for a segment where the fundamental and abnormal waves are easily detected, and only then a prognostic is attempted. Inspired by this fact, a new algorithm that automatically selects an optimal segment for a post-processing stage, according to a criteria defined by the user is proposed. In the process, a Neural Network is used to compute the output state probability distribution for each sample. Using the aforementioned quantities, a graph is designed, whereas state transition constraints are physically imposed into the graph and a set of constraints are used to retrieve a subset of the recording that maximizes the likelihood function, proposed by the user. The developed framework is tested and validated in two applications. In both cases, the system performance is boosted significantly, e.g in heart sound segmentation, sensitivity increases 2.4% when compared to the standard approaches in the literature

Recuperação de ativos na rede de distribuição de baixa tensão

A distribuição de energia elétrica tem um papel preponderante no bem-estar e no funcionamento da sociedade atual, tendo como pontos fulcrais a qualidade, a continuidade e a fiabilidade até aos pontos de entrega. O aumento dos requisitos na qualidade de entrega de energia elétrica por parte das entidades reguladoras e a rapidez na evolução tecnológica criam um conjunto de conflitos que associados a uma metodologia e estratégia adequada permitem tirar o melhor aproveitamento dos ativos. Este relatório de mestrado, elaborado em ambiente empresarial na EDP Distribuição na Área Operacional de Leiria da Direção de Rede e Clientes Tejo, tem importância na implementação dum método / algoritmo que permita auxiliar na elaboração de propostas de remodelação das redes de distribuição de baixa tensão de modo a priorizar e otimizar os investimentos. O estudo suporta-se numa diversidade de indicadores, tais como incidentes registados em 2014 e 2013, comparação dos incidentes de 2014 com os de 2013, informação cedida pelo prestador de serviço e pelos colaboradores da EDP, tipo construtivo do posto de transformação, verificação das redes no terreno, incidentes ao longo do ano, legislação em vigor, tendo sempre em consideração as regras impostas pela Entidade Reguladora do Setor Elétrico