Formal methods for control synthesis in partially observed environments : application to autonomous robotic manipulation

Modern robots are increasingly expected to function in uncertain and dynamically challenging environments, often in proximity with humans. In addition, wide scale adoption of robots requires on-the-fly adaptability of software for diverse application. These requirements strongly suggest the need to adopt formal representations of high level goals and safety specifications, especially as temporal logic formulas. This approach allows for the use of formal verification techniques for controller synthesis that can give guarantees for safety and performance. Robots operating in unstructured environments also face limited sensing capability. Correctly inferring a robot's progress toward high level goal can be challenging.

This thesis develops new algorithms for synthesizing discrete controllers in partially known environments under specifications represented as linear temporal logic (LTL) formulas. It is inspired by recent developments in finite abstraction techniques for hybrid systems and motion planning problems. The robot and its environment is assumed to have a finite abstraction as a Partially Observable Markov Decision Process (POMDP), which is a powerful model class capable of representing a wide variety of problems. However, synthesizing controllers that satisfy LTL goals over POMDPs is a challenging problem which has received only limited attention.

This thesis proposes tractable, approximate algorithms for the control synthesis problem using Finite State Controllers (FSCs). The use of FSCs to control finite POMDPs allows for the closed system to be analyzed as finite global Markov chain. The thesis explicitly shows how transient and steady state behavior of the global Markov chains can be related to two different criteria with respect to satisfaction of LTL formulas. First, the maximization of the probability of LTL satisfaction is related to an optimization problem over a parametrization of the FSC. Analytic computation of gradients are derived which allows the use of first order optimization techniques.

The second criterion encourages rapid and frequent visits to a restricted set of states over infinite executions. It is formulated as a constrained optimization problem with a discounted long term reward objective by the novel utilization of a fundamental equation for Markov chains - the Poisson equation. A new constrained policy iteration technique is proposed to solve the resulting dynamic program, which also provides a way to escape local maxima.

The algorithms proposed in the thesis are applied to the task planning and execution challenges faced during the DARPA Autonomous Robotic Manipulation - Software challenge.

A prática educativa como expressão da prática profissional no contexto da equipe de saúde da família no município do Rio de Janeiro

Este estudo teve como objeto as práticas educativas em saúde desenvolvidas no Programa de Saúde da Família (PSF), no Município do Rio de Janeiro. O objetivo geral foi a compreensão das práticas educativas realizadas pelos profissionais que atuam no PSF. O interesse se deu pelo fato de reconhecer o PSF como espaço privilegiado no desenvolvimento de práticas educativas voltadas para a conscientização popular, nos aspectos sociais, políticos e da saúde, pelas suas características de atuação em território definido, e na lógica de vigilância à saúde. Ressalta-se a importância da Educação em Saúde como estratégia de intervenção por uma sociedade mais saudável. Trata-se de pesquisa qualitativa descritiva, realizada entre 2007 e 2008. A análise dos dados foi orientada pelo método de Análise de Conteúdo. Os dados foram coletados através de entrevista semi-estruturada, com cinco equipes de saúde da família, totalizando vinte profissionais. Na análise foram identificadas quatro categorias: organização do processo de trabalho, papel do profissional na equipe, organização da prática educativa e fatores que interferem na realização das práticas educativas. Na análise verificou-se que os profissionais enfrentam dificuldades no planejamento das práticas educativas, relacionadas, principalmente, à falta de capacitação pedagógica e à dificuldade de organização do processo de trabalho, centrado no modelo biomédico. Os agentes comunitários se destacam na realização das atividades, com o apoio da equipe, principalmente da enfermeira. Os temas são escolhidos, prioritariamente, a partir da identificação das necessidades de saúde dos usuários pelos profissionais. Verifica-se que há dificuldade na definição dos objetivos das práticas educativas. Predomina o formato de grupos, voltados para a promoção da saúde, mas também com enfoque preventivista. Verifica-se a presença de práticas com outras formas de relação entre profissionais e usuários, num exercício de cidadania para a qualidade de vida. A avaliação é realizada informalmente, entre os profissionais e, geralmente, se detém à quantidade de usuários participantes, ou na constatação de mudança de comportamento do usuário. Os fatores que interferem dizem respeito às relações estabelecidas entre os profissionais, e entre estes e os usuários. A violência associada ao narcotráfico surge como fator que prejudica a atividade no território. As capacitações em prática educativa também são mencionadas. Verifica-se que a forma de organização do processo de trabalho influencia fortemente, visto que a realização das práticas educativas depende diretamente da dinâmica dada ao trabalho, e do espaço destinado para essa atividade na divisão do trabalho. As questões relacionadas à infra-estrutura são relatadas, principalmente, no que diz respeito à escassez de material, recursos financeiros, e espaço físico inadequado. Percebe-se que a falta da sistematização da prática educativa parece comprometer as transformações necessárias para o seu aprimoramento e reflete a falta de compreensão dos profissionais sobre a importância do processo educativo para a saúde e como instrumento de transformação social e política dos sujeitos. Percebe-se, ainda, a necessidade de investimentos para a qualificação do profissional do PSF, não somente em relação às práticas educativas, mas também para que seja possível operar as mudanças necessárias para a reorientação do modelo de atenção à saúde proposto pelo PSF.

Probability in Quantum Mechanics: The Everett Interpretation and the Decision-Theoretic Program

The Everett interpretation of quantum mechanics is an increasingly popular alternative to the traditional Copenhagen interpretation, but there are a few major issues that prevent the widespread adoption. One of these issues is the origin of probabilities in the Everett interpretation, which this thesis will attempt to survey. The most successful resolution of the probability problem thus far is the decision-theoretic program, which attempts to frame probabilities as outcomes of rational decision making. This marks a departure from orthodox interpretations of probabilities in the physical sciences, where probabilities are thought to be objective, stemming from symmetry considerations. This thesis will attempt to offer evaluations on the decision-theoretic program.

Compliance verification methodology for renewable generation integration. Application to island power grids

261 p.

Conselhos escolares nas escolas municipais de Duque de Caxias:tensões e perspectivas

A pesquisa objetivou investigar a formação dos conselheiros escolares nas Escolas Municipais de Duque de Caxias a partir da adesão do Município ao Programa Nacional de Fortalecimento dos Conselhos Escolares, coordenado pela Secretaria de Educação Básica do Ministério da Educação. Como o exame das ações do Programa e a identificação das mesmas no referido município perpassam pelos níveis macro, meso e micro do sistema educacional, a metodologia constituiu-se de pesquisa bibliográfica, análise de documentos, construção e retrospectiva histórica em torno do princípio da gestão democrática e dos conselhos escolares; de entrevistas no MEC, na Secretaria Municipal de Educação, com os diretores de duas escolas da rede de ensino e grupo focal com o Conselho Escolar, além da observação nas escolas. Tendo como base o princípio da democracia e a construção da prática democrática nas escolas, por meio da gestão, percebem-se os conselhos escolares como segmentos representativos, tanto da possibilidade de transformação como de manutenção dos processos que envolvem a transparência, a autonomia e a participação da comunidade escolar na gestão das escolas. A verificação das ações de um Programa governamental em escala nacional, envolvendo a colaboração entre os entes federados, permite desmistificar o distanciamento entre as esferas dos sistemas de ensino neste processo que envolve a capacitação dos conselheiros escolares. A pesquisa revelou que, embora o Município de Duque de Caxias tenha aderido ao Programa, ainda não promoveu ações no sentido de formação de seus Conselheiros Escolares. Não obstante, uma das escolas observadas no estudo promove uma dinâmica articulada, em seu funcionamento, no que se refere à participação da comunidade escolar e local na gestão da escola

Análise bioética da relação médico-paciente na perícia médica da Previdência Social

Esta dissertação apresenta e discute resultados de pesquisa desenvolvida como pré-requisito parcial para obtenção do grau de mestre em Bioética, Ética Aplicada e Saúde Coletiva junto ao Programa de Pós-graduação em Bioética, Ética Aplicada e Saúde Coletiva da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, em regime de associação com a Universidade Federal do Rio de Janeiro, a Fundação Oswaldo Cruz e a Universidade Federal Fluminense. A pesquisa de metodologia qualitativa analisou material empírico composto por amostra de registros da Ouvidoria da Previdência Social contendo reclamações sobre o atendimento médico-pericial. A Previdência integra o campo da seguridade social e tem a vida e suas intercorrências na população de segurados como seu objeto de cuidados e controles. O benefício auxílio-doença é o mais frequentemente concedido entre todos os benefícios da Previdência sendo devido somente a seus segurados em dupla condição de vulnerabilidade, doentes e incapazes para o trabalho. A verificação da condição de incapacidade para o trabalho é realizada pelos médicos peritos da Previdência Social como pré-requisito para acesso ao benefício e funciona como mecanismo de controle de custos. Os resultados do estudo evidenciam que a tarefa de controle de acesso, realizada na interface com o segurado, exige um deslocamento da atividade médica da função assistencial para a pericial em decorrência da natureza da tarefa médico-pericial, onde o lugar do controle é o da exceção beneficente. Tal atribuição condiciona um risco da atividade médico-pericial que entendemos ser de ordem moral. As reclamações sobre o atendimento médico na perícia previdenciária foram compreendidas como índices de disfunções nesta interface, assim como os registros de violência em torno desta atividade. Resultantes da prática de limites de acesso ao benefício, na forma em que estes limites estão colocados. A análise desta interface coloca em relevo o paradoxo da proteção securitária que funciona retirando da proteção partes de sua população e caracteriza a relação médico-paciente na perícia médica da Previdência Social como moralmente conflituosa. A pesquisa na linha de uma bioética crítica, que enfatiza as políticas públicas que afetam a vida, entendeu Previdência Social como biopolítica e a atividade médico-pericial como expressão de biopoder, nos termos da filosofia política de Michel Foucault. Cabe à sociedade refletir seriamente sobre essas práticas de controle e definir o alcance e a forma da proteção securitária tendo em vista que esta proteção tensiona necessidades individuais e coletivas. Cabe a todos e a cada um ter em mente a dimensão ética da política previdenciária.

Management of fishing capacity in a spiny lobster (Panulirus argus) fishery: analysis of trap performance under the Florida spiny lobster Trap Certificate Program

The spiny lobster (Panulirus argus) fishery in Florida was operationally inefficient and overcapitalized throughout the 1980s. The Trap Certificate Program initiated during the 1992–93 season was intended to increase gear efficiency by reducing the number of traps being used while maintaining the same catch level in the fishery. A depletion model was used to estimate trap fishing efficiency. The costs of fishing operations and the value of the catch were used to determine the revenues generated by the fishery under different trap levels. A negative functional relationship was found between the catchability coefficient and the number of traps, which indicated that the fewer traps operating under the trap reduction scheme were more efficient. Also, the financial analyses indicated that the higher catch efficiency resulting from fewer traps generated significantly higher revenues, despite lower stock abundances. This study indicates that the trap reduction program had improved a situation that would have been much worse.