Machine learning and small robot navigation

Developing successful navigation and mapping strategies is an essential part of autonomous robot research. However, hardware limitations often make for inaccurate systems. This project serves to investigate efficient alternatives to mapping an environment, by first creating a mobile robot, and then applying machine learning to the robot and controlling systems to increase the robustness of the robot system. My mapping system consists of a semi-autonomous robot drone in communication with a stationary Linux computer system. There are learning systems running on both the robot and the more powerful Linux system. The first stage of this project was devoted to designing and building an inexpensive robot. Utilizing my prior experience from independent studies in robotics, I designed a small mobile robot that was well suited for simple navigation and mapping research. When the major components of the robot base were designed, I began to implement my design. This involved physically constructing the base of the robot, as well as researching and acquiring components such as sensors. Implementing the more complex sensors became a time-consuming task, involving much research and assistance from a variety of sources. A concurrent stage of the project involved researching and experimenting with different types of machine learning systems. I finally settled on using neural networks as the machine learning system to incorporate into my project. Neural nets can be thought of as a structure of interconnected nodes, through which information filters. The type of neural net that I chose to use is a type that requires a known set of data that serves to train the net to produce the desired output. Neural nets are particularly well suited for use with robotic systems as they can handle cases that lie at the extreme edges of the training set, such as may be produced by "noisy" sensor data. Through experimenting with available neural net code, I became familiar with the code and its function, and modified it to be more generic and reusable for multiple applications of neural nets.

Prediction Of Hydrological Models’ Uncertainty By A Committee Of Machine Learning-Models

This study presents an approach to combine uncertainties of the hydrological model outputs predicted from a number of machine learning models. The machine learning based uncertainty prediction approach is very useful for estimation of hydrological models' uncertainty in particular hydro-metrological situation in real-time application [1]. In this approach the hydrological model realizations from Monte Carlo simulations are used to build different machine learning uncertainty models to predict uncertainty (quantiles of pdf) of the a deterministic output from hydrological model . Uncertainty models are trained using antecedent precipitation and streamflows as inputs. The trained models are then employed to predict the model output uncertainty which is specific for the new input data. We used three machine learning models namely artificial neural networks, model tree, locally weighted regression to predict output uncertainties. These three models produce similar verification results, which can be improved by merging their outputs dynamically. We propose an approach to form a committee of the three models to combine their outputs. The approach is applied to estimate uncertainty of streamflows simulation from a conceptual hydrological model in the Brue catchment in UK and the Bagmati catchment in Nepal. The verification results show that merged output is better than an individual model output. [1] D. L. Shrestha, N. Kayastha, and D. P. Solomatine, and R. Price. Encapsulation of parameteric uncertainty statistics by various predictive machine learning models: MLUE method, Journal of Hydroinformatic, in press, 2013.

A equação de Poisson-Boltzmann em regiões com fronteira irregular

Propomos uma idealização da situação em que uma macromolécula é ionizada em um solvente. Neste modelo a área da superfície da molécula é suposta ser grande com respeito a seu diâmetro. A molécula é considerada como um dielétrico com uma distribuição de cargas em sua superfície. Utilizando as condições de transmissão, a distribuição de Boltzmann no solvente e resultados recentes sobre espaços de Sobolev no contexto de espaços métricos, bem como de integração sobre superfícies irregulares, o problema é formulado em forma variacional. Resultados clássicos do cálculo de variações permitem a resolução analítica do problema.

Modelos cinéticos da equação linearizada de Boltzmann e um problema de transferência de calor em microescala

Neste trabalho, um problema de transferência de calor da dinâmica de gases rarefeitos, causado pela diferença de temperaturas nas superfícies de um canal, é abordado. O problema é formulado através dos modelos cinéticos BGK, S e Gross-Jackson da equação linearizada de Boltzmann e resolvido, de forma unificada, pelo método analítico de ordenadas discretas (método ADO). Resultados numéricos para as perturbações de densidade e temperatura e também para o fluxo de calor são apresentados e comparados, mostrando que não se pode dizer que algum dos três modelos seja uma melhor aproximação da solução aos resultados da equação linearizada de Boltzmann.

Política judiciária nacional: resolução n. 125/2012 do CNJ e a sua efetividade como política pública para redução da judicialização dos conflitos

Por mais que a informatização esteja avançada (interligação por meio da rede internet de computadores entre os órgãos e entidades públicas pelo Estado), máquina alguma substituirá os dramas do homem contemporâneo, principalmente aqueles que sempre estiveram alijados da cidadania. O presente estudo traz à baila as reflexões e discussões acadêmicas desenvolvidas ao longo das mais de 700 horas/aulas do curso de mestrado em Poder Judiciário, turma 2010. Longe de ser uma unanimidade o Poder Judiciário é um poder do Estado que representa antes de tudo a capacidade e a prerrogativa de julgar, de acordo com as regras constitucionais e das leis criadas pelo Poder Legislativo em determinado país. É um dos mais sólidos pilares nas democracias e um perigoso algoz nos regimes absolutos. Apesar desta importância e de no Brasil ser um poder sólido que já demonstrou sua importância para a garantia da solidificação da democracia, são poucos os estudos sobre o Judiciário, poucos e iniciais são as pesquisas sérias sobre este poder de suma importância para a sociedade, para economia e para as instituições. Como, também, não é espanto quando vemos que fato repetitivo que a maior insatisfação ou reclamação da sociedade reside na morosidade das soluções judiciais traduzida pela alta taxa de litigiosidade da justiça brasileira. O Poder Judiciário é objeto de estudos sistemáticos, contínuos e avançados em diversos países que já demonstraram a importância de se conhecer bem as suas propostas, os resultados das suas atividades, funções e os seus gastos, pois, o seu “negócio”é a resolução dos conflitos da sociedade de forma a contribuir com a pacificação da mesma através de uma ordem jurídica justa. Os estudos realizados nos Estados Unidos, Alemanha e Espanha, como exemplo, demonstram que conhecer bem o judiciário é o primeiro passo para melhor gerenciá-lo. Assim, deve-se menção e reconhecimento no investimento realizado pela Fundação Getúlio Vargas em promover com destaque o presente Mestrado em Poder Judiciário. A FGV é uma das poucas instituições privadas que tem como um dos seus objetivos o preparo pessoal, extrapolando as fronteiras do ensino com avanços significativos nas áreas da pesquisa e da informação. No mesmo caminho da qualificação profissional de seus magistrados e servidores e na vanguarda da gestão judiciária, o Tribunal de Justiça do Distrito Federal e dos Territórios, investiu e acreditou na proposta de estudos e pesquisas do presente mestrado, merecendo, significativamente, os elogios e agradecimentos pela visão de futuro e investimento realizado no conhecimento que é sempre importante e necessário. A dissertação em comento representa primeiramente uma visão contraposta ao modelo de política pública encampada pelo Conselho Nacional de Justiça, através da Resolução 125 de 29 de novembro de 2010, cujo objeto é o tratamento adequado dos conflitos de interesse no âmbito do Poder Judiciário, representando, assim, interesse especial de pesquisa científica por se tratar de uma política nacional judiciária a ser adotada, obrigatoriamente, por todos os Tribunais de Justiça do país. Além deste aspecto supra referido, reside, também, o fato do ineditismo deste estudo e pesquisa, especificamente, porque essa política pública judiciária aborda aspectos e variáveis novas no tratamento das atividades e das funções próprias do Poder Judiciário quando propõem, como exemplo, o tratamento dos conflitos considerados pré processuais. Outro aspecto importante merecedor de atenção no estudo reflete-se na discussão do modelo de política pública que, em premissa vênia, deveria ser tratado em caráter geral republicando do Estado e não particularizado em um dos seus entes, mesmo que pareça ser, constitucionalmente, pressuposto da alçada do Poder Judiciário tratar exclusivamente do problema da altíssima litigiosidade e do baixo resultado de resposta à demanda posta para seu controle. Este estudo, tem como objetivo demonstrar que a resolução 125/2010 do CNJ é insuficiente para resolver os problemas de congestionamento e morosidade da Justiça brasileira, como preconizada, isso porque, o modelo que se propõe para combater o problema da morosidade é restrito e está “contaminado” pela idéia do monopólio da jurisdição ou por uma espécie similar que traz para o âmbito do judiciário uma nova atividade de trabalho, a qual é relacionada com a solução do conflito pré-processual a qual deveria fazer parte de uma política pública geral não restrita a um poder republicano. A correspondência dos argumentos com a materialização utilizada para o problema será comprovada nas linhas que se seguem, pois, assuntos com grande abrangência como as soluções judiciais devem, preferencialmente, adotar mecanismos públicos de caráter geral para uma boa solução. Nesse sentido, o trabalho demonstrará que as tentativas recorrentes em superar o problema da alta demanda judicial está restrita a modelos insuficientes abrangidos por um monopólio que não deveria ser aplicado para solucionar problemas pré processuais no âmbito do Poder Judiciário. Constitui, pois, um contraponto à idéia de efetividade na redução da demanda judicial tradicional 1 como prevista pela política pública judiciária frente ao monopólio da jurisdição, ou seja, frente à reserva que detém o Judiciário na promoção e gestão de uma nova atividade – o tratamento dos conflitos de interesse pré-processual por meio dos instrumentos de autocomposição, notadamente as conciliações e mediações. Apresentam-se, igualmente, neste trabalho proposições legislativas que dão o suporte material às idéias apresentadas, caracterizando a comprovação de viabilidade entre a apresentação do problema científico, as justificativas para o enfrentamento do problema e uma solução para o mesmo, como vista a modernizar uma política pública. Importante reafirmar que o escopo do presente trabalho não reside na observação própria dos modelos e técnicas de resolução de conflitos, notadamente as conciliações e mediações, incentivadas pelo CNJ, ou nos modelos arbitragem. Ao contrário, espera-se que todas as tentativas que possam melhorar e modernizar os atuais serviços judiciais no Brasil sejam válidas, eficazes e são muito bem vindas, pois, é uma tentativa positiva para melhorar o atual cenário em que se encontra o Poder Judiciário quando é confrontado em seu acesso à justiça, rapidez, confiabilidade e segurança nos seus julgamentos.

General equilibrium model with restricted participation in financial markets

The paper analyses a general equilibrium model with financiaI markets in which households may face restrictions in trading financiaI assets such as borrowing constraints and collateral (restricted participation model). However, markets are not assumed to be incomplete. We consider a standard general equilibrium model with H > 1 households, 2 periods and S states of nature in the second period. We show that generically the set of equilibrium allocations ia indeterminate, provided the existence of at least one nominal asset and one household for who some restriction is binding. Suppose there are C > 1 commodities in each state of nature and assets pays in units of some commodity. In this case for each household with binding restrictions it is possible to reduce the set of feasible assets trading and obtain a new equilibrium that utility improve alI those households. There is however an upper bound on the number of households to be improved related to the number of states of nature and the number of commodities. In particular, if the number of households ia smaller than the number of states of nature it is possible to Pareto improve any equilibrium by reducing the feasible choice set for each household.

Soil compaction by machine traffic and least limiting water range related to soybean yield

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Qualitative-feed-restricted heavy swine: meat quality and morpho-histochemical characteristics of muscle fibers

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Aquatic weed automatic classification using machine learning techniques

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

HOW FAR do WE GET USING MACHINE LEARNING BLACK-BOXES?

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Down-regulation of the cardiac sarcoplasmic reticulum ryanodine channel in severely food-restricted rats

We have shown that myocardial dysfunction induced by food restriction is related to calcium handling. Although cardiac function is depressed in food-restricted animals, there is limited information about the molecular mechanisms that lead to this abnormality. The present study evaluated the effects of food restriction on calcium cycling, focusing on sarcoplasmic Ca2+-ATPase (SERCA2), phospholamban (PLB), and ryanodine channel (RYR2) mRNA expressions in rat myocardium. Male Wistar-Kyoto rats, 60 days old, were submitted to ad libitum feeding (control rats) or 50% diet restriction for 90 days. The levels of left ventricle SERCA2, PLB, and RYR2 were measured using semi-quantitative RT-PCR. Body and ventricular weights were reduced in 50% food-restricted animals. RYR2 mRNA was significantly decreased in the left ventricle of the food-restricted group (control = 5.92 +/- 0.48 vs food-restricted group = 4.84 +/- 0.33, P < 0.01). The levels of SERCA2 and PLB mRNA were similar between groups (control = 8.38 +/- 0.44 vs food-restricted group = 7.96 +/- 0.45, and control = 1.52 +/- 0.06 vs food-restricted group = 1.53 +/- 0.10, respectively). Down-regulation of RYR2 mRNA expressions suggests that chronic food restriction promotes abnormalities in sarcoplasmic reticulum Ca2+ release.

Mechanical, biochemical, and morphological changes in the heart from chronic food-restricted rats

Food restriction (FR) has been shown to induce important morphological changes in rat myocardium. However, its influence on myocardial performance is not completely defined. We examined the effects of chronic FR on cardiac muscle function and morphology. Sixty-day-old Wistar-Kyoto rats were fed a control (C) or a restricted diet (daily intake reduced to 50% of the amount of food consumed by the control group) for 90 days. Myocardial performance was studied in isolated left ventricular (LV) papillary muscle. Fragments of the LV free wall were analysed by light microscopy, and the ultrastructure of the myocardium was examined in the LV papillary muscle. The myocardial collagen concentration was also evaluated. FR decreased body weight (BW) and LV weight (LVW); the LVW/BW ratio was higher in the restricted group (C, 1.86 +/- 0.17 mg/g; FR, 2.19 +/- 0.31 mg/g; p < 0.01). In the FR animals, the cardiac fibers were polymorphic, some of them were of small diameter and others presented lateral infoldings; the ultrastructural alterations were focal and included reduction of sarcoplasmic content, absence and (or) disorganization of myofilaments and Z line, numerous electron dense and polymorphic mitochondria, and deep infoldings of the plasma membrane. The hydroxyproline concentration was higher in the FR animals (p < 0.01). FR prolonged the contraction and relaxation time of the papillary muscle and did not change its ability to contract and shorten. In conclusion, although a 90-day period of FR caused striking myocardial ultrastructural alterations and increased the collagen concentration, it only minimally affected the mechanical function.

Supraphysiological Triiodothyronine Doses Diminish Leptin and Adiponectin Gene Expression, but do not Alter Resistin Expression in Calorie Restricted Obese Rats

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)