Automatic synthesis of sorting algorithms by gene expression programming + (geometric) semantic gene expression programming + encouraging phenotype variation with a new semantic operator: semantic conditional crossover

Gene Expression Programming (GEP) is an alternative to Genetic Programming (GP). Given its characteristics compared to GP, we question if GEP should be the standard choice for evolutionary program synthesis, both as base for research and practical application. We raise the question if such a shift could increase the rate of investigation, applicability and the quality of results obtained from evolutionary techniques for code optimization. We present three distinct and unprecedented studies using GEP in an attempt to develop understanding, investigate the potential and forward the branch. Each study has an individual contribution on its own involving GEP. As a whole, the three studies try to investigate di erent aspects that might be critical to answer the questions raised in the previous paragraph. In the rst individual contribution, we investigate GEP's applicability to automatically synthesize sorting algorithms. Performance is compared against GP under similar experimental conditions. GEP is shown to be capable of producing sorting algorithms and outperforms GP in doing so. As a second experiment, we enhanced GEP's evolutionary process with semantic awareness of candidate programs, originating Semantic Gene Expression Programming (SGEP), similarly to how Semantic Genetic Programming (SGP) builds over GP. Geometric semantic concepts are then introduced to SGEP, forming Geometric Semantic Gene Expression Programming (GSGEP). A comparative experiment between GP, GEP, SGP and SGEP is performed using di erent problems and setup combinations. Results were mixed when comparing SGEP and SGP, suggesting performance is signi cantly related to the problem addressed. By out-performing the alternatives in many of the benchmarks, SGEP demonstrates practical potential. The results are analyzed in di erent perspectives, also providing insight on the potential of di erent crossover variations when applied along GP/GEP. GEP' compatibility with innovation developed to work with GP is demonstrated possible without extensive adaptation. Considerations for integration of SGEP are discussed. In the last contribution, a new semantic operator is proposed, SCC, which applies crossover conditionally only when elements are semantically di erent enough, performing mutation otherwise. The strategy attempts to encourage semantic diversity and wider the portion of the semantic-solution space searched. A practical experiment was performed alternating the integration of SCC in the evolutionary process. When using the operator, the quality of obtained solutions alternated between slight improvements and declines. The results don't show a relevant indication of possible advantage from its employment and don't con rm what was expected in the theory. We discuss ways in which further work might investigate this concept and assess if it has practical potential under di erent circumstances. On the other hand, in regards to the basilar questions of this investigation, the process of development and testing of SCC is performed completely on a GEP/SGEP base, suggesting how the latest can be used as the base for future research on evolutionary program synthesis.Programa c~ao Gen etica por Express~oes (GEP) e uma alternativa recente a Programa c~ao Gen etica (GP). Neste estudo observamos o GEP e colocamos a quest~ao se este n~ao deveria ser tratado como primeira escolha quando se trata de sintetiza c~ao autom atica de programas atrav es de m etodos evolutivos. Dadas as caracteristicas do GEP perguntamonos se esta mudan ca de perspectiva poderia aumentar a investiga c~ao, aplicabilidade e qualidade dos resultados obtidos para a optimiza c~ao de c odigo por m etodos evolutivos. Neste estudo apresentamos tr^es contribui c~oes in editas e distintas usando o algoritmo GEP. Cada uma das contribui c~oes apresenta um avan co ou investiga c~ao no campo da GEP. Como um todo, estas contribui c~oes tentam obter cohecimento e informa c~oes para se abordar a quest~ao geral apresentada no p aragrafo anterior. Na primeira contribui c~ao, investiga-mos e testamos o GEP no problema da sintese autom atica de algoritmos de ordena c~ao. Para o melhor do nosso conhecimento, esta e a primeira vez que este problema e abordado com o GEP. A performance e comparada a do GP em condi c~oes semelhantes, de modo a isolar as caracteristicas de cada algoritmo como factor de distin c~ao. As a second experiment, we enhanced GEP's evolutionary process with semantic awareness of candidate programs, originating Semantic Gene Expression Programming (SGEP), similarly to how Semantic Genetic Programming (SGP) builds over GP. Geometric semantic concepts are then introduced to SGEP, forming Geometric Semantic Gene Expression Programming (GSGEP). A comparative experiment between GP, GEP, SGP and SGEP is performed using di erent problems and setup combinations. Results were mixed when comparing SGEP and SGP, suggesting performance is signi cantly related to the problem addressed. By out-performing the alternatives in many of the benchmarks, SGEP demonstrates practical potential. The results are analyzed in di erent perspectives, also providing insight on the potential of di erent crossover variations when applied along GP/GEP. GEP's compatibility with innovation developed to work with GP is demonstrated possible without extensive adaptation. Considerations for integration of SGEP are discussed. Na segunda contribui c~ao, adicionamos ao processo evolutivo do GEP a capacidade de medir o valor sem^antico dos programas que constituem a popula c~ao. A esta variante damos o nome de Programa c~ao Gen etica por Express~oes Sem^antica (SGEP). Esta variante tr as para o GEP as mesmas caracteristicas que a Programa c~ao Gen etica Sem^antica(SGP) trouxe para o GP convencional. Conceitos geom etricos s~ao tamb em apresentados para o SGEP, extendendo assim a variante e criando a Programa c~ao Gen etica por Express~oes Geom etrica Sem^antica (GSGEP). De forma a testar estas novas variantes, efectuamos uma experi^encia onde s~ao comparados o GP, GEP, SGP e SGEP entre diferentes problemas e combina c~oes de operadores de cruzamento. Os resultados mostraram que n~ao houve um algoritmo que se destaca-se em todas as experi^encias, sugerindo que a performance est a signi cativamente relacionada com o problema a ser abordado. De qualquer modo, o SGEP obteve vantagem em bastantes dos benchmarks, dando assim ind cios de pot^encial ter utilidade pr atica. De um modo geral, esta contribui c~ao demonstra que e possivel utilizar tecnologia desenvolvida a pensar em GP no GEP sem grande esfor co na adapta c~ao. No m da contribui c~ao, s~ao discutidas algumas considera c~oes sobre o SGEP. Na terceira contribui c~ao propomos um novo operador, o Cruzamento Sem^antico Condicional (SCC). Este operador, baseado na dist^ancia sem^antica entre dois elementos propostos, decide se os elementos s~ao propostos para cruzamento, ou se um deles e mutato e ambos re-introduzidos na popula c~ao. Esta estrat egia tem como objectivo aumentar a diversidade gen etica na popula c~ao em fases cruciais do processo evolutivo e alargar a por c~ao do espa co sem^antico pesquisado. Para avaliar o pot^encial deste operador, realizamos uma experi^encia pr atica e comparamos processos evolutivos semelhantes onde o uso ou n~ao uso do SCC e o factor de distin c~ao. Os resultados obtidos n~ao demonstraram vantagens no uso do SCC e n~ao con rmam o esperado em teoria. No entanto s~ao discutidas maneiras em que o conceito pode ser reaproveitado para novos testes em que possa ter pot^encial para demonstrar resultados possitivos. Em rela c~ao a quest~ao central da tese, visto este estudo ter sido desenvolvido com base em GEP/SGEP e visto a teoria do SCC ser compativel com GP, e demonstrado que um estudo geral a area da sintese de algoritmos por meios evolutivos, pode ser conduzido com base no GEP

Desenvolvimento de games: contribuição para a infografia interativa sob uma perspectiva e método de Design.

O objetivo deste trabalho é procurar na bibliografia de produção e desenvolvimento de games, métodos ou etapas que possam ser adaptadas para o projeto de produção de infográficos digitais interativos. Enquanto prática projetual fundamentada em metodologias de desenvolvimento de produtos (físicos e/ou comunicacionais) e sistemas de informação, o Design será utilizado neste trabalho afim de agregar os métodos e etapas encontradas numa só proposta metodológica. Apesar do design de interação estar diretamente relacionado à ambas as áreas, entende-se que um método aberto, sem etapas sequencialmente pré definidas, melhor sirva à proposta de unir estas diferentes áreas de conhecimento e proporicionar maior integração entre distintos profissionais, necessários à produção de tais peças

Games development: contribution to interactive infographics from a design perspective and methods.

The objective of this work is to look in the games production and development bibliography methods or steps that can be adapted to the design of digital interactive infographics production. As a projectual practice based in products development methodologies (physical and/or communicational) and information systems, design will be used in this work in order to aggregate the methods and steps found in a single methodological approach. Despite the interaction design is directly attached to both areas, it is the understanding that an open method without predefined sequential steps, serves better the proposal of unite these different areas of knowledge and create a greater integration between different professionals, needed to produce such pieces

Jogos digitais educativos em línguas de sinais: uma revisão sistemática da literatura

Numa perspectiva de educação bilíngue para surdos os materiais didáticos devem, preferencialmente, ser desenvolvidos na língua natural dos alunos, a língua de sinais. Os jogos digitais educativos são artefatos multimídia com potencial de aprendizagem discutidos na literatura especializada que permitem o desenvolvimento de materiais didáticos que atendam tal especificidade. Neste artigo será apresentada uma revisão sistemática da literatura que objetiva mapear o estado atual do desenvolvimento de jogos digitais educativos que utilizem línguas de sinais como meio de comunicação. A partir da coleta de publicações nas bases de dados SCOPUS e ERIC são documentados e descritos 24 jogos digitais. A maioria dos jogos apresentados têm como objetivo de aprendizagem a aquisição de linguagem. Jogos de correspondência são a mecânica mais comum entre eles e os avatares tridimensionais são a forma de representação das línguas de sinais mais utilizados

Daily rainfall disaggregation for Tocantins State, Brazil

In order to design effective Brazilian hydraulic structures, it is necessary to obtain data relating to short-duration intense rainfall from historical series of daily rainfall. This recurring need can be fulfilled by rainfall disaggregation methodology. The objective of this study was to determine the intense rainfall disaggregation constants for the State of Tocantins and to compare these constants with those obtained for other regions of Brazil. For the modeling of the frequency of intense rainfall of different durations of less than 24 hours, the Gumbel probability distribution (GPD) was employed using rainfall series from 10 locations in Tocantins state. The results showed that the GPD was adequate by the Kolmogorov-Smirnov and Chi-square tests. The disaggregation constants presented low variability values for different return periods (from 10 to 100 years); the values for Tocantins state are: h12h/h24h=0.93, h6h/h24h=0.86, h4h/h24h=0.82, h3h/h24h=0.78, h2h/h24h=0.72, h1h/h24h=0.61, h50min/h1h=0.92, h40min/h1h=0.83, h30min/h1h=0.68, h20min/h30min=0.76 e h10min/h30min=0.46. The comparison of the results with those from studies developed for other Brazilian regions showed variations of up to -62.30%, allowing us to conclude that the use of local constants is important in the process of rainfall disaggregation.Para o dimensionamento da estrutura hidráulicas do Brasil, é necessário a obtenção de dados de chuvas intensas de curta duração a partir de séries históricas de chuva diária. Esta situação recorrente pode ser atendida pela metodologia de desagregação de chuvas. Objetivou-se neste trabalho determinar constantes de desagregação de chuvas intensas para o Estado do Tocantins e proceder a comparação destas constantes com aquelas obtidas para outras regiões do Brasil. Para a modelagem da frequência das chuvas intensas de diferentes durações, foi empregada a distribuição de probabilidades Gumbel, tendo sido utilizadas séries pluviográficas de 10 localidades do estado do Tocantins. Os resultados mostraram que a distribuição de probabilidades Gumbel foi considerada adequada pelos testes Kolmogorov-Smirnov e Qui-quadrado. Observou-se que as constantes de desagregação apresentaram valores praticamente invariáveis para tempos de retorno entre 10 e 100 anos, tendo sido obtidas as seguintes constantes médias para o estado do Tocantins: h12h/h24h=0,93, h6h/h24h=0,86, h4h/h24h=0,82, h3h/h24h=0,78, h2h/h24h=0,72, h1h/h24h=0,61, h50min/h1h=0,92, h40min/h1h=0,83, h30min/h1h=0,68, h20min/h30min=0,76 e h10min/h30min=0,46. A comparação dos resultados com os de estudos desenvolvidos para outras regiões brasileiras mostrou variações de até -62,30%, permitindo se concluir que a utilização de constantes locais é importante no procedimento de desagregação de chuvas

Optimization and cost reduction with performance improvements on web pages

Comparison between websites to improve their performance and optimization. Applied bibliographic research to understand and survey the concepts applied at work, adopting quantitative research through a questionnaire aimed at random audiences, documentary research to support important information on websites, informal magazines and descriptive research to analyze the effect of this study based on in the information presented. Five sites were adopted, one of which is a previous version and the other is a current one, with different characteristics to check its performance and optimization on the web. As explained, it was possible to verify the bottlenecks regarding the performance and optimization of the websites. With the applications of the necessary tools it was possible to improve the performance of the sites and with that the loading of the page became faster due to the compression in the loading of the images and also in the use of JavaScript, Css and Html. With the tools properly presented to improve performance and optimization, it is prominent to express the due improvements of the sites used in everyday life

Electron-Phonon Coupling in Highly-Screened Graphene

Photoemission studies of graphene have resulted in a long-standing controversy concerning the strength of the experimental electron-phonon interaction in comparison with theoretical calculations. Using high-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy we study graphene grown on a copper substrate, where the metallic screening of the substrate substantially reduces the electron-electron interaction, simplifying the comparison of the electron-phonon interaction between theory and experiment. By taking the nonlinear bare bandstructure into account, we are able to show that the strength of the electron-phonon interaction does indeed agree with theoretical calculations. In addition, we observe a significant bandgap at the Dirac point of graphene.Comment: Submitted to Phys. Rev. Lett. on July 20, 201

SAÚDE MENTAL MATERNA E O DESENVOLVIMENTO MOTOR DE CRIANÇAS E ADOLESCENTES COM SÍNDROME DE DOWN

Objetivou-se investigar a relação entre o transtorno mental comum (TMC) materno e o desenvolvimento motor de crianças e adolescentes com Síndrome de Down. A amostra foi de cinco duplas mãe-filho. Aplicou-se um Questionário sóciodemográfico, o SRQ-20 e o Teste KTK. Utilizou-se a estatística descritiva e o qui-quadrado com p<0,05. Quanto às classificações do desempenho motor avaliado pelo teste KTK, verificou-se que 100% das crianças apresentou insuficiência na coordenação. Quanto à saúde mental, 60% das mães apresentou TMC, mas não houve associação entre a saúde mental materna e o desempenho motor das crianças. Nem dessas variáveis com as sociodemográficas investigadas. Contudo, é relevante mencionar que foi possível identificar problemáticas que necessitam ser emergencialmente sanadas. Assim, a prática regular e sistemática de atividades físicas pode favorecer o desenvolvimento motor nos indivíduos com Síndrome de Down. Assim como, a instituição de ações efetivas que visem preservar e cuidar da saúde mental materna

Assessment of two methods on zoning wildfire propagation in Itacolomi State Park, Minas Gerais State, Brazil

This study aimed to assess the wild fire propagation risk to wildfires in the Itacolomi State Park, in Minas Gerais State, Brazil, using GIS and to compare the efficiency of the incident solar radiation over the aspect variable. The following variables were used: land cover/use (LCU), slope (SLP), slope curvature (CUR), aspect (ASP) and incident solar radiation (SOL). The weights of each variable were calculated from the ratio between the total area and the burned area of each class in order to generate the fire propagation risk maps. Fire data from 2016 to 2019 were used for validation. When the moderate risk class was considered susceptible, inadequate precision was observed for both methods (ASP and SOL). On the other hand, when the moderate class was considered non-susceptible to fire, the results presented moderate accuracy. Furthermore, the methods using SOL and ASP showed similar results. The results can guide fire mitigation actions on the park