A Model of Emotion as Patterned Metacontrol

Adaptive agents use feedback as a key strategy to cope with un- certainty and change in their environments. The information fed back from the sensorimotor loop into the control subsystem can be used to change four different elements of the controller: parameters associated to the control model, the control model itself, the functional organization of the agent and the functional realization of the agent. There are many change alternatives and hence the complexity of the agent’s space of potential configurations is daunting. The only viable alternative for space- and time-constrained agents —in practical, economical, evolutionary terms— is to achieve a reduction of the dimensionality of this configuration space. Emotions play a critical role in this reduction. The reduction is achieved by func- tionalization, interface minimization and by patterning, i.e. by selection among a predefined set of organizational configurations. This analysis lets us state how autonomy emerges from the integration of cognitive, emotional and autonomic systems in strict functional terms: autonomy is achieved by the closure of functional dependency. Emotion-based morphofunctional systems are able to exhibit complex adaptation patterns at a reduced cognitive cost. In this article we show a general model of how emotion supports functional adaptation and how the emotional biological systems operate following this theoretical model. We will also show how this model is also of applicability to the construction of a wide spectrum of artificial systems1.

Análisis y Diseño de Algoritmos de Control Discreto de Sistemas MIMO Lineales y No Lineales Aplicando Técnicas de Control de Estructura Variable

Dentro de las técnicas de control de procesos no lineales, los controladores de estructura variable con modos deslizantes (VSC-SM en sus siglas en inglés) han demostrado ser una solución robusta, por lo cual han sido ampliamente estudiados en las cuatro últimas décadas. Desde los años ochenta se han presentado varios trabajos enfocados a especificar controladores VSC aplicados a sistemas de tiempo discreto (DVSC), siendo uno de los mayores intereses de análisis obtener las mismas prestaciones de robustez e invarianza de los controladores VSC-SM. El objetivo principal del trabajo de Tesis Doctoral consiste en estudiar, analizar y proponer unos esquemas de diseño de controladores DVSC en procesos multivariable tanto lineales como no lineales. De dicho estudio se propone una nueva filosofía de diseño de superficies deslizantes estables donde se han considerado aspectos hasta ahora no estudiados en el uso de DVSC-SM como son las limitaciones físicas de los actuadores y la dinámica deslizante no ideal. Lo más novedoso es 1) la propuesta de una nueva metodología de diseño de superficies deslizantes aplicadas a sistemas MIMO lineales y la extensión del mismo al caso de sistemas multivariables no lineales y 2) la definición de una nueva ley de alcance y de una ley de control robusta aplicada a sistemas MIMO, tanto lineales como no lineales, incluyendo un esquema de reducción de chattering. Finalmente, con el fin de ilustrar la eficiencia de los esquemas presentados, se incluyen ejemplos numéricos relacionados con el tema tratado en cada uno de los capítulos de la memoria. ABSTRACT Over the last four decades, variable structure controllers with sliding mode (VSC-SM) have been extensively studied, demonstrating to be a robust solution among robust nonlinear processes control techniques. Since the late 80s, several research works have been focused on the application of VSC controllers applied to discrete time or sampled data systems, which are known as DVSC-SM, where the most extensive source of analysis has been devoted to the robustness and invariance properties of VSC-SM controllers when applied to discrete systems. The main aim of this doctoral thesis work is to study, analyze and propose a design scheme of DVSC-SM controllers for lineal and nonlinear multivariable discrete time processes. For this purpose, a new design philosophy is proposed, where various design features have been considered that have not been analyzed in DVSC design approaches. Among them, the physical limitations and the nonideal dynamic sliding mode dynamics. The most innovative aspect is the inclusion of a new design methodology applied to lineal sliding surfaces MIMO systems and the extension to nonlinear multivariable systems, in addition to a new robust control law applied to lineal and nonlinear MIMO systems, including a chattering reduction scheme. Finally, to illustrate the efficiency of the proposed schemes, several numerical examples applied to lineal and nonlinear systems are included.

The kinesin walk: a dynamic model with elastically coupled heads.

Recently individual two-headed kinesin molecules have been studied in in vitro motility assays revealing a number of their peculiar transport properties. In this paper we propose a simple and robust model for the kinesin stepping process with elastically coupled Brownian heads that show all of these properties. The analytic and numerical treatment of our model results in a very good fit to the experimental data and practically has no free parameters. Changing the values of the parameters in the restricted range allowed by the related experimental estimates has almost no effect on the shape of the curves and results mainly in a variation of the zero load velocity that can be directly fitted to the measured data. In addition, the model is consistent with the measured pathway of the kinesin ATPase.

Estudo e implementação de sinais de excitação aplicados em identificação de sistemas multivariáveis.

Devido à crescente implementação do Controle Preditivo baseado em Modelo (MPC) em outros processos além de refino e plantas petroquímicas, que geralmente possuem múltiplas entradas e saídas, tem-se um aumento na demanda de modelos gerados por identificação de sistemas. Identificar modelos que representem fielmente a dinâmica do processo depende em grande medida das características dos sinais de excitação dos processos. Assim, o foco deste trabalho é realizar um estudo dos sinais típicos usados em identificação de sistemas, PRBS e GBN, em uma abordagem multivariável. O estudo feito neste trabalho parte das características da geração dos sinais individualmente, depois é feita uma análise de correlação cruzada dos sinais de entrada, observando a influência desta sobre os resultados de identificação. Evitar uma alta correlação entre os sinais de entrada permite determinar o efeito de cada entrada sobre a saída no processo de identificação. Um ponto importante no projeto de sinais de identificação de sistemas multivariáveis é a frequência dos mesmos para conseguir excitar os processos nas regiões de frequência de operação normal e assim extrair a maior informação dinâmica possível do processo. As características estudadas são avaliadas por meio de testes em três plantas simuladas diferentes, categorizadas como mal, medianamente e bem condicionadas. Estas implementações foram feitas usando sinais GBN e PRBS de diferentes frequências. Expressões para a caracterização dos sinais de excitação foram avaliadas identificando os processos em malha aberta e malha fechada. Para as plantas mal condicionadas foram implementados sinais compostos por uma parte completamente correlacionada e uma parte não-correlacionada, conhecido como método de dois passos. Finalmente são realizados experimentos de identificação em uma aplicação em tempo real de uma planta piloto de neutralização de pH. Os testes realizados na planta foram feitos visando avaliar os estudos de frequência e correlação em uma aplicaficção real. Os resultados mostram que a condição de sinais completamente descorrelacionados n~ao deve ser cumprida para ter bons resultados nos modelos identificados. Isto permite ter mais exibilidade na geração do conjunto de sinais de excitação.

Robust Solutions of MultiObjective Linear Semi-Infinite Programs under Constraint Data Uncertainty

The multiobjective optimization model studied in this paper deals with simultaneous minimization of finitely many linear functions subject to an arbitrary number of uncertain linear constraints. We first provide a radius of robust feasibility guaranteeing the feasibility of the robust counterpart under affine data parametrization. We then establish dual characterizations of robust solutions of our model that are immunized against data uncertainty by way of characterizing corresponding solutions of robust counterpart of the model. Consequently, we present robust duality theorems relating the value of the robust model with the corresponding value of its dual problem.

Genetic analysis of complex demographic scenarios: Spatially expanding populations of the cane toad, Bufo marinus

Inferring the spatial expansion dynamics of invading species from molecular data is notoriously difficult due to the complexity of the processes involved. For these demographic scenarios, genetic data obtained from highly variable markers may be profitably combined with specific sampling schemes and information from other sources using a Bayesian approach. The geographic range of the introduced toad Bufo marinus is still expanding in eastern and northern Australia, in each case from isolates established around 1960. A large amount of demographic and historical information is available on both expansion areas. In each area, samples were collected along a transect representing populations of different ages and genotyped at 10 microsatellite loci. Five demographic models of expansion, differing in the dispersal pattern for migrants and founders and in the number of founders, were considered. Because the demographic history is complex, we used an approximate Bayesian method, based on a rejection-regression algorithm. to formally test the relative likelihoods of the five models of expansion and to infer demographic parameters. A stepwise migration-foundation model with founder events was statistically better supported than other four models in both expansion areas. Posterior distributions supported different dynamics of expansion in the studied areas. Populations in the eastern expansion area have a lower stable effective population size and have been founded by a smaller number of individuals than those in the northern expansion area. Once demographically stabilized, populations exchange a substantial number of effective migrants per generation in both expansion areas, and such exchanges are larger in northern than in eastern Australia. The effective number of migrants appears to be considerably lower than that of founders in both expansion areas. We found our inferences to be relatively robust to various assumptions on marker. demographic, and historical features. The method presented here is the only robust, model-based method available so far, which allows inferring complex population dynamics over a short time scale. It also provides the basis for investigating the interplay between population dynamics, drift, and selection in invasive species.

The gambling related cognitions scale (GRCS): development, confirmatory factor validation and psychometric properties

Aims The aims of this study are to develop and validate a measure to screen for a range of gambling-related cognitions (GRC) in gamblers. Design and participants A total of 968 volunteers were recruited from a community-based population. They were divided randomly into two groups. Principal axis factoring with varimax rotation was performed on group one and confirmatory factor analysis (CFA) was used on group two to confirm the best-fitted solution. Measurements The Gambling Related Cognition Scale (GRCS) was developed for this study and the South Oaks Gambling Screen (SOGS), the Motivation Towards Gambling Scale (MTGS) and the Depression Anxiety Stress Scale (DASS-2 1) were used for validation. Findings Exploratory factor analysis performed using half the sample indicated five factors, which included interpretative control/bias (GRCS-IB), illusion of control (GRCS-IC), predictive control (GRCS-PC), gambling-related expectancies (GRCS-GE) and a perceived inability to stop gambling (GRCS-IS). These accounted for 70% of the total variance. Using the other half of the sample, CFA confirmed that the five-factor solution fitted the data most effectively. Cronbach's alpha coefficients for the factors ranged from 0.77 to 0.91, and 0.93 for the overall scale. Conclusions This paper demonstrated that the 23-item GRCS has good psychometric properties and thus is a useful instrument for identifying GRC among non-clinical gamblers. It provides the first step towards devising/adapting similar tools for problem gamblers as well as developing more specialized instruments to assess particular domains of GRC.

The cost of uniqueness in groundwater model calibration

Calibration of a groundwater model requires that hydraulic properties be estimated throughout a model domain. This generally constitutes an underdetermined inverse problem, for which a Solution can only be found when some kind of regularization device is included in the inversion process. Inclusion of regularization in the calibration process can be implicit, for example through the use of zones of constant parameter value, or explicit, for example through solution of a constrained minimization problem in which parameters are made to respect preferred values, or preferred relationships, to the degree necessary for a unique solution to be obtained. The cost of uniqueness is this: no matter which regularization methodology is employed, the inevitable consequence of its use is a loss of detail in the calibrated field. This, ill turn, can lead to erroneous predictions made by a model that is ostensibly well calibrated. Information made available as a by-product of the regularized inversion process allows the reasons for this loss of detail to be better understood. In particular, it is easily demonstrated that the estimated value for an hydraulic property at any point within a model domain is, in fact, a weighted average of the true hydraulic property over a much larger area. This averaging process causes loss of resolution in the estimated field. Where hydraulic conductivity is the hydraulic property being estimated, high averaging weights exist in areas that are strategically disposed with respect to measurement wells, while other areas may contribute very little to the estimated hydraulic conductivity at any point within the model domain, this possibly making the detection of hydraulic conductivity anomalies in these latter areas almost impossible. A study of the post-calibration parameter field covariance matrix allows further insights into the loss of system detail incurred through the calibration process to be gained. A comparison of pre- and post-calibration parameter covariance matrices shows that the latter often possess a much smaller spectral bandwidth than the former. It is also demonstrated that, as all inevitable consequence of the fact that a calibrated model cannot replicate every detail of the true system, model-to-measurement residuals can show a high degree of spatial correlation, a fact which must be taken into account when assessing these residuals either qualitatively, or quantitatively in the exploration of model predictive uncertainty. These principles are demonstrated using a synthetic case in which spatial parameter definition is based oil pilot points, and calibration is Implemented using both zones of piecewise constancy and constrained minimization regularization. (C) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.

Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.

Modelling and PI Control of an Irrigation Canal

The main goal of this paper is to expose and validate a methodology to design efficient automatic controllers for irrigation canals, based on the Saint-Venant model. This model-based methodology enables to design controllers at the design stage (when the canal is not already built). The methodology is applied on an experimental canal located in Portugal. First the full nonlinear PDE model is calibrated, using a single steady-state experiment. The model is then linearized around a functioning point, in order to design linear PI controllers. Two classical control strategies are tested (local upstream control and distant downstream control) and compared on the canal. The experimental results show the effectiveness of the model.

Stability region bifurcations of nonlinear autonomous dynamical systems: Type-zero saddle-node bifurcations

The behavior of stability regions of nonlinear autonomous dynamical systems subjected to parameter variation is studied in this paper. In particular, the behavior of stability regions and stability boundaries when the system undergoes a type-zero sadle-node bifurcation on the stability boundary is investigated in this paper. It is shown that the stability regions suffer drastic changes with parameter variation if type-zero saddle-node bifurcations occur on the stability boundary. A complete characterization of these changes in the neighborhood of a type-zero saddle-node bifurcation value is presented in this paper. Copyright (C) 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

Fuzzy pole placement based on piecewise Lyapunov functions

This paper presents a controller design method for fuzzy dynamic systems based on piecewise Lyapunov functions with constraints on the closed-loop pole location. The main idea is to use switched controllers to locate the poles of the system to obtain a satisfactory transient response. It is shown that the global fuzzy system satisfies the requirements for the design and that the control law can be obtained by solving a set of linear matrix inequalities, which can be efficiently solved with commercially available softwares. An example is given to illustrate the application of the proposed method. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

Tax Cost of Investment Projects: the case of ICMS credits

This article discusses the impact on the profitability of firms under Complementary Law 102/2000 (which abrogated the Law 89/96 - Kandir Law) allowing the appropriation of ICMS credits, due to investment in fixed assets goods, at a ratio of 1/48 per month. The paper seeks to demonstrate how this new system - which resulted in the transformation of the ICMS as a value added tax (VAT) consumption-type to an income-type - leads to a loss of approximately 30% of the value of credits to be recovered and the effect it generates on the cost of investment and the profits for small, medium and large firms. From the methodological point of view, it is a descriptive and quantitative research, which proceeded in three stages. Initially, we have obtained estimated value of net sales and volume of investments, based on report Painel de Competitividade prepared by the Federacao das Indtustrias do Estado de Sao Paulo (Fiesp/Serasa). Based on this information, it was possible to obtain estimates of the factors of generation of debits and credits for ICMS, using the model Credit Control of Fixed Assets (CIAP). Finally, we have calculated three indicators: (i) present value of debt recovery/value of credits, (ii) present value of debt recovery / investment value, (iii) present value of debt recovery / sales profitability. We have conclude that the system introduced by Complementary Law 102/2000 implicates great opportunity cost for firms and that legislation should be reviewed from this perspective, aiming to ensure lower costs associated with investment projects.