Briefing: Factored material properties and limit state loads-unlikely extreme or impossible pretense

In the limit state design (LSD) method each design criterion is formally stated and assessed using a performance function. The performance function defines the relationship between the design parameters and the design criterion. In practice, LSD involves factoring up loads and factoring down calculated strengths and material parameters. This provides a convenient way to carry out routine probabilistic-based design. The factors are statistically calculated to produce a design with an acceptably low probability of failure. Hence the ultimate load and the design material properties are mathematical concepts that have no physical interpretation. They may be physically impossible. Similarly, the appropriate analysis model is also defined by the performance function and may not describe the real behaviour at the perceived physical equivalent limit condition. These points must be understood to avoid confusion in the discussion and application of partial factor LSD methods.

Effect of chronic clonidine treatment on transmitter release from sympathetic varicosities of the guinea-pig vas deferens

1 Previous studies have demonstrated that chronic pre-synaptic inhibition of transmitter release by morphine evokes a counter-adaptive response in the sympathetic nerve terminals that manifests itself as an increase in transmitter release during acute withdrawal. In the present study we examined the possibility that other pre-synaptically acting drugs such as clonidine also evoke a counter-adaptive response in the sympathetic nerve terminals. 2 In chronically saline treated (CST) preparations, clonidine (0.5 muM) completely abolished evoked transmitter release from sympathetic varicosities bathed in an extracellular calcium concentration ([Ca2+](o)) of 2 mM. The inhibitory effect of clonidine was reduced by increasing [Ca2+](o) from 2 to 4 mM and the stimulation frequency from 0.1 to 1 Hz. 3 The nerve terminal impulse (NTI) was not affected by concentrations of clonidine that completely abolished evoked transmitter release. 4 Sympathetic varicosities developed a tolerance to clonidine (0.5 muM) following 7-9 days of chronic exposure to clonidine. 5 Acute withdrawal of preparations following chronic clonidine treatment (CCT) resulted in a significant (P

Set-valued Markov chains and negative semitrajectories of discretized dynamical systems

Computer simulation of dynamical systems involves a phase space which is the finite set of machine arithmetic. Rounding state values of the continuous system to this grid yields a spatially discrete dynamical system, often with different dynamical behaviour. Discretization of an invertible smooth system gives a system with set-valued negative semitrajectories. As the grid is refined, asymptotic behaviour of the semitrajectories follows probabilistic laws which correspond to a set-valued Markov chain, whose transition probabilities can be explicitly calculated. The results are illustrated for two-dimensional dynamical systems obtained by discretization of fractional linear transformations of the unit disc in the complex plane.

Branching processes and computational collapse of discretized unimodal mappings

In computer simulations of smooth dynamical systems, the original phase space is replaced by machine arithmetic, which is a finite set. The resulting spatially discretized dynamical systems do not inherit all functional properties of the original systems, such as surjectivity and existence of absolutely continuous invariant measures. This can lead to computational collapse to fixed points or short cycles. The paper studies loss of such properties in spatial discretizations of dynamical systems induced by unimodal mappings of the unit interval. The problem reduces to studying set-valued negative semitrajectories of the discretized system. As the grid is refined, the asymptotic behavior of the cardinality structure of the semitrajectories follows probabilistic laws corresponding to a branching process. The transition probabilities of this process are explicitly calculated. These results are illustrated by the example of the discretized logistic mapping.

Modelling of microstructure formation and evolution during solidification

A comprehensive probabilistic model for simulating microstructure formation and evolution during solidification has been developed, based on coupling a Finite Differential Method (FDM) for macroscopic modelling of heat diffusion to a modified Cellular Automaton (mCA) for microscopic modelling of nucleation, growth of microstructures and solute diffusion. The mCA model is similar to Nastac's model for handling solute redistribution in the liquid and solid phases, curvature and growth anisotropy, but differs in the treatment of nucleation and growth. The aim is to improve understanding of the relationship between the solidification conditions and microstructure formation and evolution. A numerical algorithm used for FDM and mCA was developed. At each coarse scale, temperatures at FDM nodes were calculated while nucleation-growth simulation was done at a finer scale, with the temperature at the cell locations being interpolated from those at the coarser volumes. This model takes account of thermal, curvature and solute diffusion effects. Therefore, it can not only simulate microstructures of alloys both on the scale of grain size (macroscopic level) and the dendrite tip length (mesoscopic level), but also investigate nucleation mechanisms and growth kinetics of alloys solidified with various solute concentrations and solidification morphologies. The calculated results are compared with values of grain sizes and solidification morphologies of microstructures obtained from a set of casting experiments of Al-Si alloys in graphite crucibles.

A uniform white-noise model for fixed-point roundoff errors in digital systems

Fixed-point roundoff noise in digital implementation of linear systems arises due to overflow, quantization of coefficients and input signals, and arithmetical errors. In uniform white-noise models, the last two types of roundoff errors are regarded as uniformly distributed independent random vectors on cubes of suitable size. For input signal quantization errors, the heuristic model is justified by a quantization theorem, which cannot be directly applied to arithmetical errors due to the complicated input-dependence of errors. The complete uniform white-noise model is shown to be valid in the sense of weak convergence of probabilistic measures as the lattice step tends to zero if the matrices of realization of the system in the state space satisfy certain nonresonance conditions and the finite-dimensional distributions of the input signal are absolutely continuous.

But what if I don't want to wait forever?

We present an abstract model of the leader election protocol used in the IEEE 1394 High Performance Serial Bus standard. The model is expressed in the probabilistic Guarded Command Language. By formal reasoning based on this description, we establish the probability of the root contention part of the protocol successfully terminating in terms of the number of attempts to do so. Some simple calculations then allow us to establish an upper bound on the time taken for those attempts.

Simulation supplements field studies to determine no-till dryland corn population recommendations for semiarid western Nebraska

In a 2-yr multiple-site field study conducted in western Nebraska during 1999 and 2000, optimum dryland corn (Zea mays L.) population varied from less than 1.7 to more than 5.6 plants m(-2), depending largely on available water resources. The objective of this study was to use a modeling approach to investigate corn population recommendations for a wide range of seasonal variation. A corn growth simulation model (APSIM-maize) was coupled to long-term sequences of historical climatic data from western Nebraska to provide probabilistic estimates of dryland yield for a range of corn populations. Simulated populations ranged from 2 to 5 plants m(-2). Simulations began with one of three levels of available soil water at planting, either 80, 160, or 240 mm in the surface 1.5 m of a loam soil. Gross margins were maximized at 3 plants m(-2) when starting available water was 160 or 240 mm, and the expected probability of a financial loss at this population was reduced from about 10% at 160 mm to 0% at 240 mm. When starting available water was 80 mm, average gross margins were less than $15 ha(-1), and risk of financial loss exceeded 40%. Median yields were greatest when starting available soil water was 240 mm. However, perhaps the greater benefit of additional soil water at planting was reduction in the risk of making a financial loss. Dryland corn growers in western Nebraska are advised to use a population of 3 plants m(-2) as a base recommendation.

Pseudo-randomness of round-off errors in discretized linear maps on the plane

We analyze the sequences of round-off errors of the orbits of a discretized planar rotation, from a probabilistic angle. It was shown [Bosio & Vivaldi, 2000] that for a dense set of parameters, the discretized map can be embedded into an expanding p-adic dynamical system, which serves as a source of deterministic randomness. For each parameter value, these systems can generate infinitely many distinct pseudo-random sequences over a finite alphabet, whose average period is conjectured to grow exponentially with the bit-length of the initial condition (the seed). We study some properties of these symbolic sequences, deriving a central limit theorem for the deviations between round-off and exact orbits, and obtain bounds concerning repetitions of words. We also explore some asymptotic problems computationally, verifying, among other things, that the occurrence of words of a given length is consistent with that of an abstract Bernoulli sequence.

Aprendizagem por imitação através de mapeamento Visuomotor baseado em imagens omnidirecionais

Este trabalho propõe uma metodologia de aprendizagem que permite a um robô aprender uma tarefa adaptando-a e representando-a de acordo com a sua capacidade motora e sensorial. Primeiramente, um mapeamento sensoriomotor é criado e converte informação sensorial em informação motora. Depois, através de imitação, o robô aprende um conjunto de ações elementares formando um vocabulário motor. A imitação é baseada nas representações motoras obtidas com o mapeamento sensoriomotor. O vocabulário motor criado é então utilizado para aprender e realizar tarefas mais sofisticadas, compostas por seqüências ou combinações de ações elementares. Esta metodologia é ilustrada através de uma aplicação de mapeamento e navegação topológica com um robô móvel. O automovimento é utilizado como mapeamento visuomotor, convertendo o fluxo óptico em imagens omnidirecionais em informação motora (translação e rotação), a qual é usada para a criação de um vocabulário motor. A seguir, o vocabulário é utilizado para mapeamento e navegação topológica. Os resultados obtidos são interessantes e a abordagem proposta pode ser estendida a diferentes robôs e aplicações.

O impacto da exposição a experiências adversas na infância na ocorrência de dor crônica e depressão na vida adulta

A associação entre experiências adversas na infância e o desencadeamento de depressão ou dor crônica na vida adulta tem sido documentada, assim como a relação entre os sintomas de dor crônica e depressão. No entanto, há poucos estudos avaliando o papel da exposição a experiências adversas na infância na ocorrência dessa comorbidade. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da exposição a experiências adversas na infância na ocorrência de dor crônica, de depressão e na comorbidade dor crônica e depressão na vida adulta, em uma amostra da população geral adulta (maiores de 18 anos) residente na Região metropolitana de São Paulo, Brasil. Os dados são resultantes do Estudo Epidemiológicos dos Transtornos Mentais São Paulo Megacity. Os respondentes foram avaliados usando a versão desenvolvida para o Estudo Mundial de Saúde Mental do Composite International Diagnostic Interview da Organização Mundial da Saúde (WMH-CIDI), que é composto por módulos clínicos e nãoclínicos provendo diagnósticos de acordo com os critérios do Manual Diagnóstico e Estatístico dos Transtornos Mentais 4ª edição (DSM-IV). Um total de 5.037 indivíduos foi entrevistado, com uma taxa global de resposta de 81,3%. Foram realizadas análises descritivas para médias e proporções, e associações (Razões de Chances – OR) entre experiências adversas na infância, dor crônica e depressão através de regressão logística. Todas as análises foram realizadas através do programa estatístico Data Analysis and Statistical Software versão 12.0 (STATA 12.0), com testes bi-caudais com nível de significância de 5%. Uma elevada taxa de prevalência de dor crônica (31%, Erro Padrão [ER]=0.8) foi encontrada, Dor Crônica esteve associada aos transtornos de ansiedade (OR=2,3; 95% IC=1,9 – 3,0), transtornos de humor (OR=3,3; IC=2,6 – 4,4) em qualquer transtorno mental (OR=2,7; 95% IC=2,3 – 3,3). As adversidades na infância estiveram fortemente associadas aos respondentes com dor crônica e depressão concomitante, principalmente quanto ao abuso físico (OR=2,7; 95% IC=2,1 – 3,5) e sexual (OR=7,4; 95% IC=3,4 – 16,1).

Sorte? Lógica? Modelos de significação e a noção de acaso de adultos alunos do Proeja

Esta tese se propôs investigar a lógica inferencial das ações e suas significações em situações que mobilizam as noções de composição probabilística e acaso, bem como o papel dos modelos de significação no funcionamento cognitivo de adultos. Participaram 12 estudantes adultos jovens da classe popular, voluntários, de ambos os sexos, de um curso técnico integrado ao Ensino Médio da Educação de Jovens e Adultos. Foram realizados três encontros, individualmente, com registro em áudio e planilha eletrônica, utilizando-se dois jogos, o Likid Gaz e o Lucky Cassino, do software Missão Cognição (Haddad-Zubel, Pinkas & Pécaut, 2006), e o jogo Soma dos Dados (Silva, Rossetti & Cristo, 2012). Os procedimentos da tarefa foram adaptados de Silva e Frezza (2011): 1) apresentação do jogo; 2) execução do jogo; 3) entrevista semiestruturada; 4) aplicação de três situações-problema com intervenção segundo o Método Clínico; 5) nova partida do jogo; e 6) realização de outras duas situações-problema sem intervenção do Método Clínico. Elaboraram-se níveis de análise heurística, compreensão dos jogos e modelos de significação a partir da identificação de particularidades de procedimentos e significações nos jogos. O primeiro estudo examinou as implicações dos modelos de significação e representações prévias no pensamento do adulto, considerando que o sujeito organiza suas representações ou esquemas prévios relativos a um objeto na forma de modelos de significação em função do grau de complexidade e novidade da tarefa e de sua estrutura lógico matemática, que evoluem por meio do processo de equilibração; para o que precisa da demanda a significar esse aspecto da 13 realidade. O segundo estudo investigou a noção de combinação deduzível evidenciada no jogo Likid Gaz, identificando o papel dos modelos de significação na escolha dos procedimentos, implicando na rejeição de condutas de sistematização ou enumeração. Houve predominância dos níveis iniciais de análise heurística do jogo. O terceiro estudo examinou a noção de probabilidade observada no jogo Lucky Cassino, no qual a maioria dos participantes teve um nível de compreensão do jogo intermediário, com maior diversidade de modelos de significação em relação aos outros jogos, embora com predominância dos mais elementares. A síntese das noções de combinação, probabilidade e acaso foi explorada no quarto estudo pelo jogo Soma dos Dados (Silva, Rossetti & Cristo, 2012), identificando-se que uma limitação para adequada compreensão das ligações imbricadas nessas noções é a implicação significante – se aleatório A, então indeterminado D (notação A  D), com construção de pseudonecessidades e pseudo-obrigações ou mesmo necessidades locais, generalizadas inapropriadamente. A resistência ou obstáculos do objeto deveria provocar perturbações, mas a estrutura cognitiva, o ambiente social e os modelos culturais, e a afetividade podem interferir nesse processo.

Interface Multimodal com Predição de Movimentos para Uso em Reabilitação de Membros Inferiores

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma plataforma multimodal de aquisição e processamento de sinais. O projeto proposto insere-se no contexto do desenvolvimento de interfaces multimodais para aplicação em dispositivos robóticos cujo propósito é a reabilitação motora adaptando o controle destes dispositivos de acordo com a intenção do usuário. A interface desenvolvida adquire, sincroniza e processa sinais eletroencefalográficos (EEG), eletromiográficos (EMG) e sinais provenientes de sensores inerciais (IMUs). A aquisição dos dados é feita em experimentos realizados com sujeitos saudáveis que executam tarefas motoras de membros inferiores. O objetivo é analisar a intenção de movimento, a ativação muscular e o início efetivo dos movimentos realizados, respectivamente, através dos sinais de EEG, EMG e IMUs. Para este fim, uma análise offline foi realizada. Nessa análise, são utilizadas técnicas de processamento dos sinais biológicos e técnicas para processar sinais provenientes de sensores inerciais. A partir destes, os ângulos da articulação do joelho também são aferidos ao longo dos movimentos. Um protocolo experimental de testes foi proposto para as tarefas realizadas. Os resultados demonstraram que o sistema proposto foi capaz de adquirir, sincronizar, processar e classificar os sinais combinadamente. Análises acerca da acurácia dos classificadores utilizados mostraram que a interface foi capaz de identificar intenção de movimento em 76, 0 ± 18, 2% dos movimentos. A maior média de tempo de antecipação ao movimento foi obtida através da análise do sinal de EEG e foi de 716, 0±546, 1 milisegundos. A partir da análise apenas do sinal de EMG, este valor foi de 88, 34 ± 67, 28 milisegundos. Os resultados das etapas de processamento dos sinais biológicos, a medição dos ângulos da articulação, bem como os valores de acurácia e tempo de antecipação ao movimento se mostraram em conformidade com a literatura atual relacionada.

Uma contribuição ao estudo de sinais de EEG para avaliar estados emocionais e mentais de crianças com autismo na interação com robô móvel

O Transtorno do Espectro do Autismo (TEA) caracteriza-se por uma série de distúrbios cognitivos e neurocomportamentais e sua prevalência mundial é estimada em 1 criança com TEA a cada 160 crianças com típico desenvolvimento (TD). Indivíduos com TEA apresentam dificuldade em interpretar as emoções alheias e em expressar sentimentos. As emoções podem ser associadas à manifestação de sinais fisiológicos, e, dentre eles, os sinais cerebrais têm sido muito abordados. A detecção dos sinais cerebrais de crianças com TEA pode ser benéfica para o esclarecimento de suas emoções e expressões. Atualmente, muitas pesquisas integram a robótica ao tratamento pedagógico do TEA, através da interação com crianças com esse transtorno, estimulando habilidades sociais, como a imitação e a comunicação. A avaliação dos estados mentais de crianças com TEA durante a sua interação com um robô móvel é promissora e assume um aspecto inovador. Assim, os objetivos deste trabalho foram captar sinais cerebrais de crianças com TEA e de crianças com TD, como grupo controle, para o estudo de seus estados emocionais e para avaliar seus estados mentais durante a interação com um robô móvel, e avaliar também a interação dessas crianças com o robô, através de escalas quantitativas. A técnica de registro dos sinais cerebrais escolhida foi a eletroencefalografia (EEG), a qual utiliza eletrodos colocados de forma não invasiva e não dolorosa sobre o couro cabeludo da criança. Os métodos para avaliar a eficiência do uso da robótica nessa interação foram baseados em duas escalas internacionais quantitativas: Escala de Alcance de Metas (do inglês Goal Attainment Scaling - GAS) e Escala de Usabilidade de Sistemas (do inglês System Usability Scale - SUS). Os resultados obtidos mostraram que, pela técnica de EEG, foi possível classificar os estados emocionais de crianças com TD e com TEA e analisar a atividade cerebral durante o início da interação com o robô, através dos ritmos alfa e beta. Com as avaliações GAS e SUS, verificou-se que o robô móvel pode ser considerado uma potencial ferramenta terapêutica para crianças com TEA.

O Impacto dos transtornos mentais no trabalho : resultados do estudo epidemiológico de transtornos mentais São Paulo Megacity

O objetivo deste estudo é estimar a prevalência de transtornos mentais de acordo com a situação de emprego por sexo, analisar associações entre os transtornos mentais e situação de emprego, bem como entre a busca de tratamento e situação de emprego dentre os respondentes com transtornos mentais nos últimos 12 meses. Além disso, pretende-se analisar a perda de dias de trabalho devido ao absenteísmo e ao presenteísmo associando-os com os transtornos mentais, dentre os trabalhadores. Os dados foram analisados a partir do Estudo São Paulo Megacity, um estudo de base populacional que avaliou os transtornos mentais em uma amostra probabilística de 5.037 adultos residentes na Região Metropolitana de São Paulo, utilizando a versão do Composite International Diagnostic Interview da Organização Mundial de Saúde. A amostra foi dividida em grupos de acordo com a situação de trabalho – trabalhadores, economicamente inativos e desempregados. A prevalência dos transtornos mentais foi estimada estratificada por sexo, bem como, as associações com as situações de emprego, características sócio-demográficas e procura por tratamento. O número médio de dias perdidos por absenteísmo e presenteísmo na população de trabalhadores foi estimado baseado na Escala de Avaliação de Incapacidade Organização Mundial de Saúde. Os efeitos a nível populacional e os custos financeiros também foram estimados. As associações foram medidas pelo Odds Ratio e calculada através do modelo de regressão logística multinomial. Do total da amostra (n= 5.035), 63% eram trabalhadores, 25% economicamente inativos e 12% desempregados. Os trabalhadores foram associados ao sexo masculino, menor idade, maior número de anos estudados e maior renda. As mulheres apresentaram maior prevalência de transtornos de humor e ansiedade. Os homens foram associados a qualquer transtorno mental, transtorno de humor e transtorno de ansiedade, as mulheres foram associadas a situação de emprego economicamente inactivas e desempregadas. Os homens cuja situação de emprego era trabalhador mostrou maiores prevalências nos transtornos de impulso-controle e nos transtornos por uso de substâncias psicoativas. As mulheres cuja situação de emprego era trabalhador e os homens cuja situação de emprego era economicamente inativos, tiveram maiores prevalências de transtornos mentais. Dentre respondentes com algum transtorno mental, os respondentes economicamente inativos apresentaram associação com a procura de tratamento de saúde geral e de saúde mental. A presença de algum transtorno mental foi associado com 26,8 dias/ano devido ao absenteísmo, 92,2 dias/ano devido ao presenteísmo e 125,9 dias/ano de perda total de trabalho. Os custos anuais da perda de trabalho foram estimados em R$ 2,6 bilhões por ano, correspondentes a R$ 690 milhões por ano devido ao absenteísmo, e R$ 1,9 bilhões por ano devido ao presenteísmo. Nossos resultados fornecem importantes informações epidemiológicas sobre os transtornos mentais e o impacto no trabalho que devem ser levadas em consideração na definição de prioridades para os cuidados em saúde e alocação de recursos.