Tese
Evolução de modelos diferenciais para sistemas concretos por Programação Genética
Evolution of differential models for concrete systems through Genetic Programming
Registro en:
Autor
Peretta, Igor Santos
Institución
Resumen
A system is defined by its entities and their interrelations in an environment
which is determined by an arbitrary boundary. Complex systems exhibit emer-
gent behaviour without a central controller. Concrete systems designate the
ones observable in reality. A model allows us to understand, to control and to
predict behaviour of the system. A differential model from a system could be
understood as some sort of underlying physical law depicted by either one or
a set of differential equations. This work aims to investigate and implement
methods to perform computer-automated system modelling. This thesis could
be divided into three main stages: (1) developments of a computer-automated
numerical solver for linear differential equations, partial or ordinary, based on
the matrix formulation for an own customization of the Ritz-Galerkin method;
(2) proposition of a fitness evaluation scheme which benefits from the devel-
oped numerical solver to guide evolution of differential models for concrete
complex systems; (3) preliminary implementations of a genetic programming
application to perform computer-automated system modelling. In the first
stage, it is shown how the proposed solver uses Jacobi orthogonal polynomials
as a complete basis for the Galerkin method and how the solver deals with
auxiliary conditions of several types. Polynomial approximate solutions are
achieved for several types of linear partial differential equations, including hy-
perbolic, parabolic and elliptic problems. In the second stage, the proposed
fitness evaluation scheme is developed to exploit some characteristics from the
proposed solver and to perform piecewise polynomial approximations in or-
der to evaluate differential individuals from a given evolutionary algorithm
population. Finally, a preliminary implementation of a genetic programming
application is presented and some issues are discussed to enable a better un-
derstanding of computer-automated system modelling. Indications for some
promising subjects for future continuation researches are also addressed here,
as how to expand this work to some classes of non-linear partial differential
equations. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Doutor em Ciências Um sistema é definido por suas entidades e respectivas interrelações em um
ambiente que é determinado por uma fronteira arbitrária. Sistemas complexos
exibem comportamento sem um controlador central. Sistemas concretos é
como são designados aqueles que são observáveis nesta realidade. Um modelo
permite com que possamos compreender, controlar e predizer o comporta-
mento de um sistema. Um modelo diferencial de um sistema pode ser com-
preendido como sendo uma lei física subjacente descrita por uma ou mais
equações diferenciais. O objetivo desse trabalho é investigar e implementar
métodos para possibilitar modelamento de sistemas automatizado por com-
putador. Esta tese é dividida em três etapas principais: (1) o desenvolvimento
de um solucionador automatizado para equações diferenciais lineares, parci-
ais ou ordinárias, baseado na formulação de matriz de uma customização do
método de Ritz-Galerkin; (2) a proposição de um esquema de avaliação de
aptidão que se beneficie do solucionador numérico desenvolvido para guiar a
evolução de modelos diferenciais para sistemas complexos concretos; (3) inves-
tigações preliminares de uma aplicação de programação genética para atuar em
modelamento de sistemas automatizado por computador. Na primeira etapa,
é demonstrado como o solucionador proposto utiza polinômios ortogonais de
Jacobi como uma base completa para o método de Galerkin e como o solu-
cionador trata condições auxiliares de diversos tipos. Soluções polinomiais
aproximadas são obtidas para diversos tipos de equações diferenciais parciais
lineares, incluindo problemas hiperbólicos, parabólicos e elípticos. Na segunda
etapa, o esquema proposto para avaliação de aptidão é desenvolvido para ex-
plorar algumas características do solucionador proposto e para obter aproxi-
mações polinomiais por partes a fim de avaliar indivíduos diferenciais de uma
população de dado algoritmo evolucionário. Finalmente, uma implementação
preliminar de uma aplicação de programação genética é apresentada e algu-
mas questões são discutidas para uma melhor compreensão de modelamento de
sistemas automatizado por computador. Indicações de assuntos promissores
para continuação de futuras pesquisas também são abordadas, bem como a
expansão deste trabalho para algumas classes de equações diferenciais parciais
não-lineares.
Materias
Ítems relacionados
Mostrando ítems relacionados por Título, autor o materia.
-
Equações diferenciais ordinárias : aplicações e uma proposta de intervenção no ensino básico
Sá, Marcos Santos de -
Atratores para sistemas dinâmicos e suas relações
Carvalho, Quézia Cristiane de Oliveira Maia