Detecção e análise bioinformática de genes sob evidência de seleção positiva em genomas de parasitos.

A relação ecológica de parasitismo é uma constante corrida armamentista entre os organismos parasitas e seus hospedeiros. A infecção por parasitas diminui a aptidão evolutiva dos hospedeiros e, conseqüentemente, mecanismos anti-parasitismo são positivamente selecionados continuamente dentre o conjunto de genes que compõem o genoma do organismo hospedeiro. Entretanto, a seleção positiva de mecanismos anti-parasitismo por parte dos hospedeiros impõe novas pressões seletivas aos organismos parasitas. Dessa maneira, genes de parasitas que permitam o escape dos mecanismos anti-parasitismo do hospedeiro aumentam a aptidão evolutiva do organismo parasita, sendo também selecionados positivamente. Esse fenômeno acaba por causar uma espiral de eventos coevolutivos ao longo do tempo em ambos os genomas no que se refere aos genes envolvidos na relação molecular parasito-hospedeiro. Genes evoluindo sob esse tipo de pressão seletiva no sistema parasita-hospedeiro muitas vezes apresentam uma freqüência de mutações não-sinônimas e sinônimas mais elevada do que a da vasta maioria dos outros genes destes genomas, fenômeno este denominado seleção positiva. Assim, dentre todos os genes observados no genoma de hospedeiros e parasitas, genes sob evidência de seleção positiva são ótimos candidatos a genes envolvidos no relação ecológica de parasitismo. Entretanto, o software existente para o cálculo de seleção positiva é computacionalmente custoso, tornando proibitivo a busca por seleção positiva em escala genômica. Nesse cenário, o presente trabalho descreve um software que faz uso de paralelização para permitir a busca por seleção positiva em escala genômica em tempo exequível.CIIC 2012. No 12612

Computação evolutiva aplicada a problemas inversos com preservação da especialidade na representação dos indivíduos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, CentroTecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaO presente trabalho estuda a utilização de representações espaciais em engenhos de computação evolutiva, como ferramenta para a solução numérica de problemas inversos. A tese se inicia descrevendo a computação evolutiva e mostrando algumas técnicas de otimização convencional. A seguir são apresentados os problemas inversos utilizados para estudo e para o desenvolvimento da metodologia de seu tratamento: condutividade geomagnética, transmissão de calor e de condutividade térmica. Seguem-se resultados numéricos obtidos para o primeiro deles, na comparação de uma abordagem clássica com regularização versus a otimização evolutiva. Citam-se alguns resultados obtidos para os outros dois problemas. Finalmente, conclui-se afirmando que o método evolutivo quando aplicado aos problemas inversos aqui estudados, nos quais as soluções possuem relações espaciais de vizinhança, é eficaz e robusto quanto aos parâmetros, quanto à inicialização e em relação ao ruído, tendo uma eficiência computacional aceitável

Que ciência da informação precisamos para enfrentar a complexidade? = What information science we need to meet complexity?

Num encontro científico com a tradição e a consistência como a que este que nos reúnepossui, apoiado em especial por todos quantos vêm dedicando trabalho e entusiasmo ao ensino e àinvestigação em Ciência da Informação, é imperioso que se reflita sobre os desafios que se colocam aesta disciplina, em si mesma complexa, diante de um quadro global de máxima complexidade. Umadisciplina em que faltam consensos entre os seus praticantes e aprendizes a respeito da matriz natural -interdisciplinar ou trans e interdisciplinar?- e do campo mais geral de inserção as Ciências Sociais ouas Tecnologias da Informação e Comunicação? -, sendo certo que há um défice de debateepistemológico grave que os ENANCIB têm servido para preencher, embora haja necessidade eespaço para muito mais. Pretende-se aqui discutir, no plano interno, externo e formativo da CI, oscaminhos que urge traçar e fazer numa Era desafiante como aquela que estamos a viver, partindo demarcos recentes publicados para sinalizar o estado da disciplina em certos panoramas sócio-culturais,nomeadamente o anglo-americano e nórdico-germânico. O apelo à reflexão e ao debate construtivo,se for acatado, é um ganho precioso e vale, por isso, que contribuamos para ele.A scientific meeting with tradition and consistency like this that brings us together hassupported especially by those who have dedicated work and enthusiasm for teaching and research inInformation Science, it is imperative to reflect on the challenges facing this course in itself complex, infront of an overall framework of maximum complexity. A discipline that lack consensus among itspractitioners and learners about the natural matrix - interdisciplinary or trans and interdisciplinary?- and the more general field of integration - Social Sciences or Information and CommunicationTechnologies? Given that there is a serious epistemological debate deficit that ENANCIB have servedto fill, although there is a need and room for more. It is intended here to discuss the internal, external and training plan of the CI the ways that it is urgent to draw and make a was challenging as the onewe are experiencing, starting from recent milestones published to signal the state of discipline incertain socio-cultural landscapes, particularly the Anglo-American and Nordic-Germanic. The call toreflection and constructive debate, if heeded is a precious and worth gain, so that we contribute to it

Revisão de 'The Mind's I' ( O Olho da Mente) de Douglas Hofstadter e Daniel Dennett (1981) (revisão revisada em 2019)

Um saco misto dominado pelo absurdo reducionista da H & D. Esta é uma continuação do famoso (ou infame como eu diria agora, considerando seu absurdo implacável) Godel, Escher, Bach (1980). Assim como seu antecessor, preocupa-se em grande parte com os fundamentos da inteligência artificial, mas é composto principalmente por histórias, ensaios e extratos de uma ampla gama de pessoas, com alguns ensaios de DH e DD e comentários para todas as contribuições de um ou outro deles. Para minhas opiniões sobre as tentativas de D e H para entender o comportamento, consulte minha revisão de "Eu sou um Ciclo Estranho" de Hofstadter e outros escritos. Muito disso é muito reducionista no tom (ou seja, " explica " tudo em termos de física/matemática e nega " realidade " da psicologia), mas como Hofstadter observa, as equações de campo quântico de uma molécula de água são muito complexas para resolver (e assim é um vácuo)e ninguém tem uma pista sobre como explicar a forma como as propriedades emergem (por exemplo, propriedades de água de H2 e 02) à medida que você sobe a escala do vácuo para o cérebro, então o reducionismo, como o holismo, requer muita fé e, de fato, é incoerente, pois não se pode sequer enquadrar seus argumentos sem pressupor da coerência do pensamento de ordem superior. Problemas adicionais para o reducionismo são o princípio da incerteza, o caos (por exemplo, não há como prever como uma pilha de areia cairá), a incompletude logicamente necessária da matemática (e todo o pensamento) e a impossibilidade de combinar comportamentos de ordem superior (por exemplo, linguagem) com fenômenos de ordem inferior (por exemplo, bioquímica), ou seja, a explosão combinatória ou subdeterminação. Em suma, embora existam muitos comentários interessantes, como quase todos escrever sobre comportamento, este trabalho não tem qualquer relato coerente da estrutura lógica da racionalidade, que eu tento dar em meus escritos. Aqueles que desejam um quadro até à data detalhado para o comportamento humano da opinião moderna dos dois sistemas consultar meu livros Falando Macacos 3ª Ed (2019), A Estrutura Lógica da Filosofia, Psicologia, Mente e Linguagem em Ludwig Wittgenstein e John Searle 2a Ed (2019), Suicídio Pela Democracia,4aEd(2019), Entendendo as Conexões entre Ciência, Filosofia, Psicologia, Religião, Política e Economia Artigos e Análises 2006-2019 (2020), Ilusões Utópicas Suicidas no Século 21 6a Ed (2020), A Estrutura Lógica do Comportamento Humano (2019), e A Estrutura Lógica da Consciência (2019) y outras

A modern data architecture: a test case

Atualmente os dados são vistos como tendo tipos e origens distintas. Os tipos de dados podem ser estruturados, semiestruturados e não estruturados. As origens dos dados podem ser diversas como Enterprise Resource Planning (ERP), Customer Relationship Management (CRM), Supply Chain Management (SCM), folhas de cálculo, documentos de texto, redes sociais, imagens, vídeos, sensores entre outros. Esta diversidade de dados exige uma arquitetura moderna que permita a recolha dos dados de várias origens e tipos, viabilizando igualmente a extração, transformação e limpeza dos mesmos através do processo de Extract, Transform and Load (ETL), bem como o armazenamento e integração dos dados para posteriores análises. Esta arquitetura deve ser suportada por um ambiente de Cloud Computing, garantindo assim a sua atualidade, ubiquidade e fácil acesso pelos utilizadores. Este artigo propõe-se desenvolver uma arquitetura e implementar uma solução que será validade através de um caso de teste com dados da área da saúde.Currently the data are seen as having distinct types and origins. Data types may be structured, semi-structured and unstructured. The data sources can be diverse as Enterprise Resource Planning (ERP), Customer Relationship Management (CRM), Supply Chain Management (SCM), spreadsheets, text documents, social networks, images, videos, and other sensors. This diversity of data requires a modern architecture that enables the collection of data from multiple sources and types, also enabling the extraction, processing and cleaning of data through the Extract and Transform and Load (ETL) process, and the storage and integration of data for further analysis. This architecture must be supported by a Cloud Computing environment, thus ensuring its relevance, ubiquity and easy access by users. This article proposes to develop an architecture and implement a solution that is validated through a test case with health care data.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - PEst-OE/EEI/UI0319/201

Application of evolutionary computation techniques in emerging optimization problems in 5G and beyond wireless systems

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2021.Os sistemas comunicação sem fio 5G e além (B5G, do inglês Beyong 5G) permitirão a plena implantação de aplicações existentes, como carros autônomos, redes de sensores massivas e casas inteligentes. Para tornar essas aplicações possíveis, requisitos rigorosos, como alta eficiência espectral e ultra baixa latência de comunicação, devem ser atendidos. Para atender a esses requisitos, diferentes tecnologias-chave estão em desenvolvimento, como comunicações de Ondas Milimétricas (mmWave, do inglês Millimeter Wave) e Superfícies Refletivas Inteligentes (IRS, do inglês Intelligent Reflecting Surfaces). As comunicações mmWave têm atraído grande interesse devido ao abundante espectro de frequência disponível, ao contrário das bandas congestionadas adotadas nas redes 4G. No entanto, as bandas mmWave apresentam características de propagação desfavoráveis. Para superar tais problemas de propagação, o uso de beamforming altamente direcional é uma solução eficaz. Além disso, recentemente, uma tecnologia de baixo custo e alta eficiência energética denominada IRS, uma meta-superfície equipada com um grande número de elementos passivos de baixo custo, capaz de refletir o sinal incidente com uma dada mudança de fase/amplitude, foi desenvolvida para otimizar a capacidade da rede. Implantando densamente IRSs em redes de comunicação sem fio e coordenando seus elementos de maneira inteligente, os canais sem fio entre o transmissor e o receptor podem ser intencional e deterministicamente controlados para melhorar a qualidade do sinal no receptor. Embora essas tecnologias tenham inúmeros benefícios para o desempenho do sistema, elas apresentam muitos desafios em sua implantação. Mais especificamente, embora as bandas mmWave permitam considerar o uso de beamforming altamente direcional tanto na BS quanto no UE, isto pode representar um desafio para o processo de Acesso Inicial (IA, do inglês Initial Access) pois, uma vez que a transmissão omnidirecional não pode ser aplicada, devido ao seu baixo ganho de potência e SNR recebido, a duração geral do IA pode ser muito longa. O atraso causado pela busca direcional deve ser pequeno para atender a alguns dos requisitos das redes B5G como baixa latência de ponta-a-ponta. Além disso, apesar da capacidade das IRSs de controlar os canais sem fio, o projeto do beamforming na BS e na IRS é um problema desafiador devido à necessidade de estimar a informação de estado do canal (CSI, do inglês Channel State Information) de todos os links do sistema. No entanto, para estimar o CSI entre a IRS e a BS ou entre a IRS e o UE, cada elemento da IRS precisa ser equipado com uma cadeia de radiofrequência (RF, do inglês Radio Frequency), o que aumenta consideravelmente o custo e o consumo de energia do sistema e vai contra algumas das principais vantagens de utilizar IRSs em sistemas de comunicação sem fio. Portanto, motivados pelos problemas emergentes acima, nesta tese, pretendemos desenvolver novos métodos baseados em técnicas de Computação Evolutiva tais como, Algoritmos Genéticos (GA, do inglês Genetic Algorithm) e Otimização por Enxame de Partículas (PSO, do inglês Particle Swarm Optimization), visando resolver o problema de IA e realizar o projeto do beamforming na BS e IRS sem conhecimento prévio do CSI na BS. Os resultados obtidos nesta tese mostram que os métodos desenvolvidos podem reduzir consideravelmente o atraso e alcançar um desempenho próximo ao ótimo no problema de projeto do beamforming na BS e IRS com sobrecarga de treinamento reduzida.Abstract: Beyond 5G (B5G) wireless systems will enable the deployment of demanding applications such as autonomous cars, massive sensor networks, and smart homes. To make these applications possible, stringent requirements such as improved spectrum efficiency and low communication latency must be fulfilled. In order to meet these requirements, different key technologies are in development such as millimeter Wave (mmWave) communications and Intelligent Reflecting Surfaces (IRS). The mmWave communications have attracted great interest due to the abundant available spectrum, unlike the congested bands adopted in the 4G networks. However, the mmWave bands present poor propagation characteristics. To overcome these propagation issues, the use of highly directional beamforming is an effective solution. In addition, recently, an energy-efficient and low-cost technology named IRS, which is a meta-surface equipped with a large number of low-cost passive elements, capable of reflecting the incident signal with a given phase/amplitude shift, was developed to increase the network capacity. By densely deploying IRSs in wireless communication networks and intelligently coordinating their elements, the wireless channels between the transmitter and receiver can be intentionally and deterministically controlled to improve the signal quality at the receiver. Although these technologies have uncountable benefits for the system performance, they present many challenges in their deployment. More specifically, although the mmWave bands allow to consider highly directional beamforming at the BS and UE, this can be challenging for the Initial Access (IA) process. Since omnidirectional transmission may not be applied, due to its low power gain and received SNR, the overall duration of IA can be very long. The delay caused by directional search must be small to meet some of the B5G requirements for low end-to-end latency. Moreover, despite the capacity of controlling the wireless channels of the IRSs, designing the beamforming at the BS and at the IRS is a challenging problem due to the necessity of estimating the channel state information (CSI) of all system links. However, to estimate the CSI between IRS and BS or between IRS and UE, each element of the IRS needs to be equipped with one radio-frequency (RF) chain which greatly increases the cost and energy consumption of the system and goes against some of the original advantages of using an IRS. Therefore, motivated by the above emerging problems, in this thesis, we intend to develop new methods based on Evolutionary Computation techniques, i.e., Genetic Algorithms (GA) and Particle Swarm Optimization (PSO), to solve the IA problem and to design the beamforming at the BS and IRS without CSI. Results show that the developed methods can reduce the IA delay and achieve a close-to-optimal performance in the IRS beamforming problem with reduced training overhead

Computação evolutiva aplicada a jogos no estilo presa-predador

UFU - Universidade Federal de UberlândiaTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)O modelo Presa-Predador representa um problema clássico da literatura. Esse modelo é caracterizado pelos objetivos de captura e fuga, e pode ser encontrado em vários jogos eletrônicos, desde os mais antigos aos mais modernos. Atualmente existe por parte dos jogadores um desejo de que os jogos sejam mais inteligentes e adaptáveis. Neste contexto, a Inteligência Artificial tem sido amplamente aplicada e o uso da Computação Evolutiva e, principalmente, dos Algoritmos Genéticos tem crescido. Neste trabalho é realizado o desenvolvimento de um Algoritmo Genético e de um jogo com modelagem Presa-Predador, com uma relação de cadeia alimentar entre os personagens. O objetivo do trabalho é que a aplicação do Algoritmo Genético para melhorar os atributos dos Non Player Characters gere comportamento adaptativo nestes personagens durante o jogo

Comportamento, Cognição e Linguagem: Contribuição da Fenomenologia Biológica para o Estudo das Relações Corpo-Mente

Um dos desafios mais importantes para as ciências humanas e particularmente para a educação consiste na compreensão das relações entre o comportamento, a cognição e a linguagem. O presente artigo apresenta uma concepção encorporada da cognição e da linguagem a partir da etologia humana. Baseando-se nas ideias da fenomenologia biológica sobre a intencionalidade, apresentam-se algumas das condições para o acesso científico às relações corpo-mente.Understanding the relationship between behavior, cognition and language is an important issue of the social sciences, namely of education. This paper develops the idea of an embodied cognition and embodied language, based on human ethology. Following the ideas of biological phenomenology on intentionality, the paper presents some conditions of the scientific approach to the body-mind problem

Estado da Arte da Computação Evolutiva Aplicada à Eletrónica

A Computação Evolutiva enquadra-se na área da Inteligência Artificial e é um ramo das ciências da computação que tem vindo a ser aplicado na resolução de problemas em diversas áreas da Engenharia. Este trabalho apresenta o estado da arte da Computação Evolutiva, assim como algumas das suas aplicações no ramo da eletrónica, denominada Eletrónica Evolutiva (ou Hardware Evolutivo), enfatizando a síntese de circuitos digitais combinatórios. Em primeiro lugar apresenta-se a Inteligência Artificial, passando à Computação Evolutiva, nas suas principais vertentes: os Algoritmos Evolutivos baseados no processo da evolução das espécies de Charles Darwin e a Inteligência dos Enxames baseada no comportamento coletivo de alguns animais. No que diz respeito aos Algoritmos Evolutivos, descrevem-se as estratégias evolutivas, a programação genética, a programação evolutiva e com maior ênfase, os Algoritmos Genéticos. Em relação à Inteligência dos Enxames, descreve-se a otimização por colônia de formigas e a otimização por enxame de partículas. Em simultâneo realizou-se também um estudo da Eletrónica Evolutiva, explicando sucintamente algumas das áreas de aplicação, entre elas: a robótica, as FPGA, o roteamento de placas de circuito impresso, a síntese de circuitos digitais e analógicos, as telecomunicações e os controladores. A título de concretizar o estudo efetuado, apresenta-se um caso de estudo da aplicação dos algoritmos genéticos na síntese de circuitos digitais combinatórios, com base na análise e comparação de três referências de autores distintos. Com este estudo foi possível comparar, não só os resultados obtidos por cada um dos autores, mas também a forma como os algoritmos genéticos foram implementados, nomeadamente no que diz respeito aos parâmetros, operadores genéticos utilizados, função de avaliação, implementação em hardware e tipo de codificação do circuito.Evolutionary Computation is part of the area of Artificial Intelligence and is a branch of computer science that has been applied to solve problems in several areas of engineering. This work presents the state of the art of Evolutionary Computation, as well as some of its applications in the electronics field, called Evolutionary Electronics (or Evolutionary Hardware), emphasizing the synthesis of combinatorial digital circuits. Firstly we present the Artificial Intelligence and then the Evolutionary Computation in its main aspects: the evolutionary algorithms based on the process of evolution of Charles Darwin and the swarm intelligence based on the collective behavior of some animals. Regarding the evolutionary algorithms, we describe the evolutionary strategies, the genetic programming, the evolutionary programming and with greater emphasis, the Genetic Algorithms. Regarding the Swarm Intelligence, we describe the ant colony optimization and the particle swarm optimization. Simultaneously it was also carried out a study of Evolutionary Electronics, explaining succinctly some of the application areas, including: robotics, FPGA, the routing of printed circuit boards, the synthesis of digital and analog circuits, telecommunications and controllers. In order to materialize this study, we present a case study on the application of genetic algorithms in the synthesis of combinatorial digital circuits, based on the analysis and comparison of three different authors. Through this study it was possible to compare, not only the results obtained by each of the authors, but also how genetic algorithms have been implemented, particularly in what concerns to parameters, genetic operators, the fitness function, hardware implementation and the type circuit coding