Towards Applying River Formation Dynamics in Continuous Optimization Problems

River Formation Dynamics (RFD) is a metaheuristic that has been successfully used by different research groups to deal with a wide variety of discrete combinatorial optimization problems. However, no attempt has been done to adapt it to continuous optimization domains. In this paper we propose a first approach to obtain such objective, and we evaluate its usefulness by comparing RFD results against those obtained by other more mature metaheuristics for continuous domains. In particular, we compare with the results obtained by Particle Swarm Optimization, Artificial Bee Colony, Firefly Algorithm, and Social Spider Optimization

Predictive performance of multi-model ensemble forecasts of COVID-19 across European nations

Background: Short-term forecasts of infectious disease burden can contribute to situational awareness and aid capacity planning. Based on best practice in other fields and recent insights in infectious disease epidemiology, one can maximise the predictive performance of such forecasts if multiple models are combined into an ensemble. Here, we report on the performance of ensembles in predicting COVID-19 cases and deaths across Europe between 08 March 2021 and 07 March 2022. Methods: We used open-source tools to develop a public European COVID-19 Forecast Hub. We invited groups globally to contribute weekly forecasts for COVID-19 cases and deaths reported by a standardised source for 32 countries over the next 1–4 weeks. Teams submitted forecasts from March 2021 using standardised quantiles of the predictive distribution. Each week we created an ensemble forecast, where each predictive quantile was calculated as the equally-weighted average (initially the mean and then from 26th July the median) of all individual models’ predictive quantiles. We measured the performance of each model using the relative Weighted Interval Score (WIS), comparing models’ forecast accuracy relative to all other models. We retrospectively explored alternative methods for ensemble forecasts, including weighted averages based on models’ past predictive performance. Results: Over 52 weeks, we collected forecasts from 48 unique models. We evaluated 29 models’ forecast scores in comparison to the ensemble model. We found a weekly ensemble had a consistently strong performance across countries over time. Across all horizons and locations, the ensemble performed better on relative WIS than 83% of participating models’ forecasts of incident cases (with a total N=886 predictions from 23 unique models), and 91% of participating models’ forecasts of deaths (N=763 predictions from 20 models). Across a 1–4 week time horizon, ensemble performance declined with longer forecast periods when forecasting cases, but remained stable over 4 weeks for incident death forecasts. In every forecast across 32 countries, the ensemble outperformed most contributing models when forecasting either cases or deaths, frequently outperforming all of its individual component models. Among several choices of ensemble methods we found that the most influential and best choice was to use a median average of models instead of using the mean, regardless of methods of weighting component forecast models. Conclusions: Our results support the use of combining forecasts from individual models into an ensemble in order to improve predictive performance across epidemiological targets and populations during infectious disease epidemics. Our findings further suggest that median ensemble methods yield better predictive performance more than ones based on means. Our findings also highlight that forecast consumers should place more weight on incident death forecasts than incident case forecasts at forecast horizons greater than 2 weeks.Wellcome Trust (Grant number 221003/Z/20/Z) in collaboration with the Foreign, Commonwealth, and Development Office, United Kingdom. AA, BH, BL, LWa, MMa, PP, SV funded by National Institutes of Health (NIH) Grant 1R01GM109718, NSF BIG DATA Grant IIS-1633028, NSF Grant No.: OAC-1916805, NSF Expeditions in Computing Grant CCF-1918656, CCF-1917819, NSF RAPID CNS-2028004, NSF RAPID OAC-2027541, US Centers for Disease Control and Prevention 75D30119C05935, a grant from Google, University of Virginia Strategic Investment Fund award number SIF160, Defense Threat Reduction Agency (DTRA) under Contract No. HDTRA1-19-D- 0007, and respectively Virginia Dept of Health Grant VDH- 21- 501- 0141, VDH- 21- 501- 0143, VDH- 21- 501- 0147, VDH- 21- 501- 0145, VDH- 21- 501- 0146, VDH- 21-501-0142, VDH-21-501-0148. AF, AMa, GL funded by SMIGE - Modelli statistici inferenziali per governare l'epidemia, FISR 2020-Covid-19 I Fase, FISR2020IP-00156, Codice Progetto: PRJ-0695. AM, BK, FD, FR, JK, JN, JZ, KN, MG, MR, MS, RB funded by Ministry of Science and Higher Education of Poland with grant 28/WFSN/2021 to the University of Warsaw. BRe, CPe, JLAz funded by Ministerio de Sanidad/ISCIII. BT, PG funded by PERISCOPE European H2020 project, contract number 101016233. CP, DL, EA, MC, SA funded by European Commission - Directorate-General for Communications Networks, Content and Technology through the contract LC-01485746, and Ministerio de Ciencia, Innovacion y Universidades and FEDER, with the project PGC2018- 095456-B- I00. DE., MGu funded by Spanish Ministry of Health / REACT-UE (FEDER). DO, GF, IMi, LC funded by Laboratory Directed Research and Development program of Los Alamos National Laboratory (LANL) under project number 20200700ER. DS, ELR, GG, NGR, NW, YW funded by National Institutes of General Medical Sciences (R35GM119582; the content is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of NIGMS or the National Institutes of Health). FB, FP funded by InPresa, Lombardy Region, Italy. HG, KS funded by European Centre for Disease Prevention and Control. IV funded by Agencia de Qualitat i Avaluacio Sanitaries de Catalunya (AQuAS) through contract 2021-021OE. JDe, SMo, VP funded by Netzwerk Universitatsmedizin (NUM) project egePan (01KX2021). JPB, SH, TH funded by Federal Ministry of Education and Research (BMBF; grant 05M18SIA). KH, MSc, YKh funded by Project SaxoCOV, funded by the German Free State of Saxony. Presentation of data, model results and simulations also funded by the NFDI4Health Task Force COVID-19 (https://www.nfdi4health.de/task-force-covid-19-2) within the framework of a DFG-project (LO-342/17-1). LP, VE funded by Mathematical and Statistical modelling project (MUNI/A/1615/2020), Online platform for real-time monitoring, analysis and management of epidemic situations (MUNI/11/02202001/2020); VE also supported by RECETOX research infrastructure (Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic: LM2018121), the CETOCOEN EXCELLENCE (CZ.02.1.01/0.0/0.0/17-043/0009632), RECETOX RI project (CZ.02.1.01/0.0/0.0/16-013/0001761). NIB funded by Health Protection Research Unit (grant code NIHR200908). SAb, SF funded by Wellcome Trust (210758/Z/18/Z)

The method for automatic identification of characteristics of electrical power unit angular velocity adjusters

W artykule przedstawiono propozycję algorytmu identyfikacji charakterystyk zadajników prędkości kątowej. Rozwiązania te znajdują zastosowanie w nowoczesnych synchronizatora automatycznych realizujących funkcję szybkiego łączenia obiektów elektroenergetycznych do pracy równoległej w systemie elektroenergetycznym, szczególnie w sytuacjach ruchowych wymagających zdecydowanego oraz szybkiego działania. Przeprowadzone badania eksperymentalne potwierdzają skuteczność zaproponowanych rozwiązań.The paper describes a method for identification of angular velocity adjuster characteristics (Fig. 2). An algorithm (Fig. 4) of its practical application in modern and microprocessor automatic synchronizers operating according to the latest known methods (Fig. 1) is presented. These methods allow for significant, even several times - in relation to the solutions used on a large scale and generally regarded as classics - shortening of the connection process duration. Hence, the proposed solutions can play a special role in many situations requiring a decisive action and fast connection of electrical power units to operate in parallel. Such situations can occur during a sudden demand for electricity in a power electric system - one of which should certainly include cases of threatened blackout - whose effects and consequences can be very serious. The experimental tests fully confirm the effectiveness of the proposed solutions. Thus, they confirm the possibility to automatize tedious and time-consuming processes connected with identification of the characteristics of angular velocity adjusters connecting power electrical objects

Adaptable method of synchronization in electric power system

W artykule przedstawiono nowo opracowaną, adaptacyjną metodę synchronizacji prądnic w systemie elektroenergetycznym. Metoda ta w porównaniu z metodami dotychczas stosowanymi posiada szereg zalet, do których z pewnością należy zaliczyć: skrócenie czasu trwania procesu synchronizacji, inny aniżeli dotychczas sposób sterowania napięciem i prędkością kątową synchronizowanego obiektu, zwiększona dokładność ekstrapolacji (funkcją wymierną) chwili zgodności fazowej napięć.In this paper, new design adaptable method of synchronization in electric power system has been presented. This method in comparison with actually implemented methods has a lot of advantages: short time of synchronization process, other way of sending control signals from automatic synchronizers and high precision of extrapolation time phase coincidence

Niezawodność transmisji danych protokołu UDP w elektroenergetycznych systemach teletransmisyjnych współpracujących z siecią Internet

W artykule przedstawiono istotę niezawodności transmisji danych przesyłanych, w oparciu o zorientowany bezpołączeniowo protokół komunikacyjny UDP, w elektroenergetycznych systemach teletransmisyjnych, współpracujących z siecią Internet. Problematyka ta dotyczy szczególnie niewielkich (często bezobsługowych) obiektów elektroenergetycznych, w których proces monitorowania może być realizowany za pośrednictwem powszechnie dostępnej infrastruktury sieci Internet i odpowiedniego centrum monitorowania. Wskazano na najistotniejsze źródła błędów w procesie transmisji oraz możliwości częściowej ich eliminacji. Przedstawiono także opracowane i wykonane narzędzia diagnostyczne, metodologię i wyniki przeprowadzonych badań oraz najistotniejsze, wynikające z tych badań wnioski

Computer application supporting upper gastrointestinal tract disease diagnosis based on pH-metry analysis

W artykule przedstawiono propozycję pierwszego modułu opracowanej i wykonanej aplikacji komputerowej wspomagającej proces diagnostyki choroby refluksowej przełyku (GERD) lub refluksu gardłowo-krtaniowego (LPR) poprzez automatyzacje procesu wyznaczania całkowitej liczby DeMeestera oraz liczby Ryana. Efektem działania aplikacji jest propozycja diagnozy (bazująca na autorskim algorytmie analizy przebiegu pH) metodą DeMeestera lub Rayana. Dodatkowym atutem aplikacji jest możliwość zapoznania użytkownika ze wszystkimi parametrami pośrednimi (tzw. tabelą DeMeestera) oraz wartością wskaźnika, na podstawie którego została zaproponowana diagnoza.This paper presents a proposal of a developed computer application supporting the process of GERD (gastroesophageal reflux disease) and LPR (laryngopharyngeal reflux) diagnosis by automating the tasks to determine the DeMeester or Rayan score. The main effect of the application is the proposal of GERD and LPR diagnosis based on the DeMeester and Rayan score (with use of proprietary algorithms of pH course autoanalysis). Another advantage of the given application for a user is the possibility to read all of the intermediate parameters (so called DeMeester table) and the value of the indicator upon which a basis of the proposed diagnosis was stated. Out of all invasive GERD diagnostics methods the mostly used technique remains the 24-hour ambulatory esophageal pH-metry, by which a recording of the esophageal pH changes in time are obtained. In the next stage of the evaluation, physician’s interpretation of the results is required to find all of the characteristic parameters in the pH course and then calculation of the so called DeMeester score is necessary. For a physician performing the relevant assessment procedure the above described procedure is very tedious and time consuming and - taking into account specificity of the analysis - accompanied with high risk of error. The application described in this paper can be also successfully used for teaching purposes at any stage of acquiring necessary knowledge and experience in the process of diagnosing GERD and other diseases of the upper gastrointestinal tract. Nowadays in the era of major technological developments it is obvious for medical staff to be ready to take challenge of implementing fast and reliable diagnosis of GERD (especially when facing with the rising expectations regarding gastroenterologists)

Usage of the UDP protocol for objects monitoring throught the public internet network

W referacie przedstawiono ideę monitorowania stanu rozproszonych obiektów za pośrednictwem publicznej sieci Internet z wykorzystaniem bezpołączeniowego protokołu UDP. Omówiono właściwości metod przesyłania danych oraz rodzaje i źródła błędów komunikacji powodujących ich utratę. Przedstawiono metodykę i wyniki przeprowadzonych badań niezawodności komunikacji w publicznej sieci Internet oraz najistotniejsze, wynikające z nich wnioski.The idea of monitoring of distributed objects state by the UDP protocol in the Internet network has been presented in this paper. The methods of data transferring, sorts and sources of transmission errors have been described. Moreover the computer program to tests of reliability in transmission process and the main results of the tests has been presented

Identification the parameter representing inertia of masses flowing water throw the pipes.

W artykule przedstawiono sposób identyfikacji wartości parametru reprezentującego bezwładność masy przepływającej wody dla hydrozespołów pracujących przy dużym spadzie i długich rurociągach. Opisany sposób identyfikacji wykorzystywany jest w adaptacyjnej metodzie synchronizacji. Do identyfikacji wykorzystuje się uproszczony model matematyczny układu regulacji prędkości kątowej oraz początkową fazę odpowiedzi synchronizowanego obiektu.In this paper the identification method of the parameter representing the inertia of masses flowing water throw the pipes for water plants are presented. The value of this parameter is used in adaptable method of synchronizing power generators. The identification based on the simplified mathematical model of the speed control system for water plant working with large slope and long pipes and initial phase of the response of synchronizing power object

Modeling of respiratory mechanics in obesity

Przedmiotem publikacji jest przedstawienie propozycji modelowania i zasad wizualizacji zmian w mechanice układu oddechowego, u osób z nadwagą lub otyłością. W badaniach wykorzystano 16-elementowy model elektryczny układu oddechowego. Dobór wartości parametrów modelu odbywał się na podstawie wiedzy dostępnej w literaturze medycznej. Opracowanie może być szczególnie przydatne inżynierom dokonującym wstępnej weryfikacji nowo opracowywanych systemów medycznych lub na etapie dokonywania przeglądów okresowych aparatury medycznej.The subject of the publication is a proposal of approach to modeling and visualization of changes in pulmonary mechanics, for people impaired by obesity or serious overweight. Previously developed models of the patient respiratory system were based on parameter identification of the considered models with the help of the measured data [3]. In this paper the modeling procedures basing on the basic medical knowledge in the field of clinical obesity (BMI> 35) are proposed. In the research a 16-coefficient electrical model of the respiratory system (Fig. 1), presented previously in [8], was used Most of lesions causing the changes in parameter values, described in Section 2, simulate the changes in mechanics of respiratory tract and lungs. The range and nature of the changes in the model parameter values are the subject of Section 3. The results of simulations of the respiratory volume (Fig. 3) and the flow (Fig. 4) are presented in Section 4. Moreover, the result of respiratory mechanics examination obtained by FOT is shown in Fig. 6. The presented time courses are consistent with the results available in the medical literature, obtained as a result of the medical examinations (Fig. 5). That proves the legitimacy of the presented approach and demonstrates the functionality of lesions modeling based on basic medical knowledge. This approach may be particularly useful for engineers providing preliminary verification of newly developed medical systems or at the stage of servicing the medical equipment

System lokalizacji i identyekacji oparty na glifach optycznych

Glify optyczne są nieskomplikowanymi znakami graficznymi zawierającymi zakodowaną informację. Dzięki wykorzystaniu technik przetwarzania obrazu i rozpoznawania wzorców możliwa jest implementacja skutecznego systemu globalnego wspomagającego nawigację autonomicznych pojazdów. Prostota systemu pozwala na łatwe jego wdrożenie, bez konieczności przebudowy aparatury monitorującej. Zapewnia również możliwość skorzystania w procesie projektowania z powszechnie dostępnego oprogramowania open source. W artykule przedstawiono algorytm, którego zadaniem jest wyszukanie wprowadzonych do bazy symboli obiektów oraz ustalenie ich pozycji i orientacji w globalnym układzie współrzędnych kamery. Szybkość i niezawodność systemu wykazano na podstawie badań eksperymentalnych z użyciem rzeczywistych robotów mobilnych.Optical glyphs are non-complex graphic signs that contain encoded information. By utilizing techniques of image processing and pattern recognition, it is possible to implement an effective global system for autonomous vehicle navigation. The simplicity of the system allows it to be easily implemented, without having to rebuild monitoring equipment. It also provides the possibility to use, during the design process, of widely available open source software. This paper presents an algorithm, whose task is to find the symbols of objects contained in the database and determine their position and orientation in the global coordinate system of the camera. The speed and reliability of the system has been demonstrated on the basis of experimental studies using real mobile robots