Development of a sensorimotor algorithm able to deal with unforeseen pushes and its implementation based on VHDL

Development of a Sensorimotor Algorithm Able to Deal with Unforeseen Pushes and Its Implementation Based on VHDL is the title of my thesis which concludes my Bachelor Degree in the Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Sistemas de Telecomunicación of the Universidad Politécnica de Madrid. It encloses the overall work I did in the Neurorobotics Research Laboratory from the Beuth Hochschule für Technik Berlin during my ERASMUS year in 2015. This thesis is focused on the field of robotics, specifically an electronic circuit called Cognitive Sensorimotor Loop (CSL) and its control algorithm based on VHDL hardware description language. The reason that makes the CSL special resides in its ability to operate a motor both as a sensor and an actuator. This way, it is possible to achieve a balanced position in any of the robot joints (e.g. the robot manages to stand) without needing any conventional sensor. In other words, the back electromotive force (EMF) induced by the motor coils is measured and the control algorithm responds depending on its magnitude. The CSL circuit contains mainly an analog-to-digital converter (ADC) and a driver. The ADC consists on a delta-sigma modulation which generates a series of bits with a certain percentage of 1's and 0's, proportional to the back EMF. The control algorithm, running in a FPGA, processes the bit frame and outputs a signal for the driver. This driver, which has an H bridge topology, gives the motor the ability to rotate in both directions while it's supplied with the power needed. The objective of this thesis is to document the experiments and overall work done on push ignoring contractive sensorimotor algorithms, meaning sensorimotor algorithms that ignore large magnitude forces (compared to gravity) applied in a short time interval on a pendulum system. This main objective is divided in two sub-objectives: (1) developing a system based on parameterized thresholds and (2) developing a system based on a push bypassing filter. System (1) contains a module that outputs a signal which blocks the main Sensorimotor algorithm when a push is detected. This module has several different parameters as inputs e.g. the back EMF increment to consider a force as a push or the time interval between samples. System (2) consists on a low-pass Infinite Impulse Response digital filter. It cuts any frequency considered faster than a certain push oscillation. This filter required an intensive study on how to implement some functions and data types (fixed or floating point data) not supported by standard VHDL packages. Once this was achieved, the next challenge was to simplify the solution as much as possible, without using non-official user made packages. Both systems behaved with a series of interesting advantages and disadvantages for the elaboration of the document. Stability, reaction time, simplicity or computational load are one of the many factors to be studied in the designed systems. RESUMEN. Development of a Sensorimotor Algorithm Able to Deal with Unforeseen Pushes and Its Implementation Based on VHDL es un Proyecto de Fin de Grado (PFG) que concluye mis estudios en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Sistemas de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid. En él se documenta el trabajo de investigación que realicé en el Neurorobotics Research Laboratory de la Beuth Hochschule für Technik Berlin durante el año 2015 mediante el programa de intercambio ERASMUS. Este PFG se centra en el campo de la robótica y en concreto en un circuito electrónico llamado Cognitive Sensorimotor Loop (CSL) y su algoritmo de control basado en lenguaje de modelado hardware VHDL. La particularidad del CSL reside en que se consigue que un motor haga las veces tanto de sensor como de actuador. De esta manera es posible que las articulaciones de un robot alcancen una posición de equilibrio (p.ej. el robot se coloca erguido) sin la necesidad de sensores en el sentido estricto de la palabra. Es decir, se mide la propia fuerza electromotriz (FEM) inducida sobre el motor y el algoritmo responde de acuerdo a su magnitud. El circuito CSL se compone de un convertidor analógico-digital (ADC) y un driver. El ADC consiste en un modulador sigma-delta, que genera una serie de bits con un porcentaje de 1's y 0's determinado, en proporción a la magnitud de la FEM inducida. El algoritmo de control, que se ejecuta en una FPGA, procesa esta cadena de bits y genera una señal para el driver. El driver, que posee una topología en puente H, provee al motor de la potencia necesaria y le otorga la capacidad de rotar en cualquiera de las dos direcciones. El objetivo de este PFG es documentar los experimentos y en general el trabajo realizado en algoritmos Sensorimotor que puedan ignorar fuerzas de gran magnitud (en comparación con la gravedad) y aplicadas en una corta ventana de tiempo. En otras palabras, ignorar empujones conservando el comportamiento original frente a la gravedad. Para ello se han desarrollado dos sistemas: uno basado en umbrales parametrizados (1) y otro basado en un filtro de corte ajustable (2). El sistema (1) contiene un módulo que, en el caso de detectar un empujón, genera una señal que bloquea el algoritmo Sensorimotor. Este módulo recibe diferentes parámetros como el incremento necesario de la FEM para que se considere un empujón o la ventana de tiempo para que se considere la existencia de un empujón. El sistema (2) consiste en un filtro digital paso-bajo de respuesta infinita que corta cualquier variación que considere un empujón. Para crear este filtro se requirió un estudio sobre como implementar ciertas funciones y tipos de datos (coma fija o flotante) no soportados por las librerías básicas de VHDL. Tras esto, el objetivo fue simplificar al máximo la solución del problema, sin utilizar paquetes de librerías añadidos. En ambos sistemas aparecen una serie de ventajas e inconvenientes de interés para el documento. La estabilidad, el tiempo de reacción, la simplicidad o la carga computacional son algunas de las muchos factores a estudiar en los sistemas diseñados. Para concluir, también han sido documentadas algunas incorporaciones a los sistemas: una interfaz visual en VGA, un módulo que compensa el offset del ADC o la implementación de una batería de faders MIDI entre otras.

Three-dimensional image reconstruction of dephosphorylated smooth muscle heavy meromyosin reveals asymmetry in the interaction between myosin heads and placement of subfragment 2

Regulation of the actin-activated ATPase of smooth muscle myosin II is known to involve an interaction between the two heads that is controlled by phosphorylation of the regulatory light chain. However, the three-dimensional structure of this inactivated form has been unknown. We have used a lipid monolayer to obtain two-dimensional crystalline arrays of the unphosphorylated inactive form of smooth muscle heavy meromyosin suitable for structural studies by electron cryomicroscopy of unstained, frozen-hydrated specimens. The three-dimensional structure reveals an asymmetric interaction between the two myosin heads. The ATPase activity of one head is sterically “blocked” because part of its actin-binding interface is positioned onto the converter domain of the second head. ATPase activity of the second head, which can bind actin, appears to be inhibited through stabilization of converter domain movements needed to release phosphate and achieve strong actin binding. When the subfragment 2 domain of heavy meromyosin is oriented as it would be in an actomyosin filament lattice, the position of the heads is very different from that needed to bind actin, suggesting an additional contribution to ATPase inhibition in situ.

Simple neural networks for the amplification and utilization of small changes in neuron firing rates

I describe physiologically plausible “voter-coincidence” neural networks such that secondary “coincidence” neurons fire on the simultaneous receipt of sufficiently large sets of input pulses from primary sets of neurons. The networks operate such that the firing rate of the secondary, output neurons increases (or decreases) sharply when the mean firing rate of primary neurons increases (or decreases) to a much smaller degree. In certain sensory systems, signals that are generally smaller than the noise levels of individual primary detectors, are manifest in very small increases in the firing rates of sets of afferent neurons. For such systems, this kind of network can act to generate relatively large changes in the firing rate of secondary “coincidence” neurons. These differential amplification systems can be cascaded to generate sharp, “yes–no” spike signals that can direct behavioral responses.

Evidências internacionais dos efeitos da atuação de investidores institucionais na anomalia dos accruals

Os investidores institucionais, tais como os fundos de pensão, são entidades que administram recursos de numerosos grupos de pessoas, e que, por isso, tendem a gerir grandes carteiras de investimento e a ter incentivos para se tornar bem informados. Por isso, espera-se que eles sejam bons representantes da classe de investidores sofisticados, ou bem informados, e que o aumento de sua presença no mercado de capitais melhore a velocidade do ajuste do preço, contribuindo para evitar ineficiências do mercado, como, por exemplo, a anomalia dos accruals (Sloan, 1996), que é um atraso na revisão dos preços diante da informação sobre a magnitude dos accruals do lucro. Assim, o objetivo deste estudo é analisar, em diversos países, o impacto da participação de investidores institucionais sobre a anomalia dos accruals. São formuladas quatro hipóteses: (i) a proporção de informações sobre o desempenho futuro da empresa refletida no preço de sua ação é positivamente relacionada com o percentual de participação societária dos investidores institucionais; (ii) quanto maior for o percentual da participação societária de investidores institucionais, maior será a qualidade do lucro; (iii) quanto maior for a value relevance do lucro, maior será a anomalia dos accruals; e (iv) quanto maior for a participação societária dos investidores institucionais, menor será a anomalia dos accruals. Para se atingir os objetivos, a bibliografia sobre investidores institucionais, investidores sofisticados e anomalia dos accruals é analisada e cotejada com a literatura sobre value relevance e qualidade do lucro, em especial com o de Dechow e Dichev (2002). A pesquisa empírica utiliza dados de empresas não financeiras listadas nas bolsas de valores da Alemanha, do Brasil, da Espanha, dos Estados Unidos, da França, da Holanda, da Itália, do Reino Unido e da Suíça, e cobre o período de 2004 a 2013. A amostra contempla entre 2.314 e 4.076 empresas, totalizando entre 15.902 e 20.174 observações, a depender do modelo estimado. São realizadas regressões com dados em painel, uma abordagem de equações aparentemente não relacionadas (Seemingly Unrelated Regression - SUR) e a aplicação do teste de Mishkin (1983). Constata-se que nos Estados Unidos e na Itália os investidores institucionais são mais bem informados que os demais, e que na Alemanha, nos Estados Unidos, na França e no Reino Unido eles exercem um papel de monitoramento, pressionando por lucros de qualidade superior. Não se constata, porém, relação positiva entre value relevance do lucro e anomalia dos accruals, nem entre participação de investidores institucionais e esta anomalia. O estudo enriquece a discussão sobre o mercado ser eficiente a longo prazo, mas apresentar anomalias no curto prazo; enfatiza a importância de o investidor ser capaz de converter informações em previsão e avaliação; discute o vínculo entre o papel de monitoramento dos investidores institucionais e a qualidade do lucro; e avalia a relação entre a atuação destes investidores e o prices lead earnings.

Desenvolvimento de uma plataforma modelo para a busca de ligantes com potencial leishmanicida baseado na inibição seletiva da enzima diidroorotato desidrogenase

As doenças tropicais negligenciadas (DTNs) causam um imenso sofrimento para a pessoa acometida e em muitos casos podem levar o indivíduo a morte. Elas representam um obstáculo devastador para a saúde e continuam a ser um sério impedimento para a redução da pobreza e desenvolvimento socioeconômico. Das 17 doenças desse grupo, a leishmaniose, incluindo a leishmaniose cutânea, tem grande destaque devido sua alta incidência, os gastos para o tratamento e as complicações geradas em processos de coinfecção. Ainda mais agravante, os investimentos direcionados ao controle, combate e principalmente a inovação em novos produtos é ainda muito limitado. Atualmente, a academia tem um importante papel na luta contra essas doenças através da busca de novos alvos terapêuticos e também de novas moléculas com potencial terapêutico. É nesse contexto que esse projeto teve como meta a implantação de uma plataforma para a identificação de moléculas com atividade leishmanicida. Como alvo terapêutico, optamos pela utilização da enzima diidroorotato desidrogenase de Leishmania Viannia braziliensis (LbDHODH), enzima de extrema importância na síntese de novo de nucleotídeos de pirimidina, cuja principal função é converter o diidroorotato em orotato. Esta enzima foi clonada, expressa e purificada com sucesso em nosso laboratório. Os estudos permitiram que a enzima fosse caracterizada cineticamente e estruturalmente via cristalografia de raios- X. Os primeiros ensaios inibitórios foram realizados com o orotato, produto da catálise e inibidor natural da enzima. O potencial inibitório do orotato foi mensurado através da estimativa do IC50 e a interação proteína-ligante foi caracterizada através de estudos cristalográficos. Estratégias in silico e in vitro foram utilizadas na busca de ligantes, através das quais foram identificados inibidores para a enzima LbDHODH. Ensaios de validação cruzada, utilizando a enzima homóloga humana, permitiram identificar os ligantes com maior índice de seletividade que tiveram seu potencial leishmanicida avaliado in vitro contra as formas promastigota e amastigota de Leishmania braziliensis. A realização do presente projeto permitiu a identificação de uma classe de ligantes que apresentam atividade seletiva contra LbDHODH e que será utilizada no planejamento de futuras gerações de moléculas com atividade terapêutica para o tratamento da leishmaniose. Além disso, a plataforma de ensaios otimizada permitirá a avaliação de novos grupos de moléculas como uma importante estratégia na busca por novos tratamentos contra a leishmaniose

Controle da mistura ar/combustível em um motor a combustão interna: sistema em malha fechada.

O controle da mistura ar/combustível é muito importante para o correto funcionamento dos motores à combustão interna ciclo Otto. A relação entre o ar e o combustível influencia diretamente no funcionamento do motor, na emissão de poluentes e no consumo de combustível. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um controle da mistura ar/combustível a partir do estudo de modelos de malha fechada deste sistema. Esse controle tem por objetivo manter a mistura o mais próxima possível do ponto estequiométrico, a fim de otimizar a taxa de conversão de gases poluentes pelo catalisador, e utiliza um sensor de oxigênio, conhecido como sonda lambda, para realizar a realimentação do sistema, indicando se a mistura está no ponto estequiométrico. Este trabalho também apresenta o desenvolvimento de um compensador em malha fechada para controlar a mistura a/c (ar/combustível) em outros pontos, além do estequiométrico, através do uso de uma sonda lambda de banda larga.

Modelagem matemática do processo industrial de coqueamento retardado.

A unidade de coqueamento retardado é um processo térmico de conversão, utilizado pelas refinarias, para converter cargas residuais em produtos de baixo peso molecular e com alto valor agregado (gases, nafta e gasóleo) e coque verde de petróleo. Um pequeno aumento no rendimento líquido da unidade de coqueamento retardado proporciona benefícios económicos consideráveis, especialmente no destilado líquido. A concorrência no mercado, as restrições sobre as especificações do produto e gargalos operacionais exigem um melhor planejamento da produção. Portanto, o desenvolvimento de novas estratégias e modelos matemáticos, focados em melhores condições de operação do processo industrial e formulações de produtos, é essencial para alcançar melhores rendimentos e um acompanhamento mais preciso da qualidade do produto. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de modelo matemático do conjunto forno-reator do processo de coqueamento, a partir de informações obtidas em uma planta industrial. O modelo proposto é baseado na caracterização da carga e dos produtos em pseudocomponentes, modelos cinéticos de grupos e condições de equilíbrio liquido-vapor. Além disso, são discutidos os principais desafios para o desenvolver o modelo matemático do forno e do reator, bem como a caracterização rigorosa do resíduo de vácuo e dos produtos para determinar os parâmetros que afetam a morfologia do coque e a zona de reação no interior do reator de coque.

Modelagem e análise de desempenho de sistema para geração de energia elétrica através de ondas marítimas.

Mediante a crescente necessidade de aumento na oferta de energia elétrica devido à constante elevação na demanda mundial, esta dissertação avalia o desempenho de um sistema conversor de energia de ondas marítimas em energia elétrica. O sistema em análise é o de coluna de água oscilante com turbina de dupla ação instalado na costa. Utiliza-se um modelo regular de ondas como perturbação à dinâmica de uma câmara semi-submersa gerando fluxo de ar através de uma turbina à ar de dupla ação. O sistema final é não linear e com parâmetros variantes no tempo. A dissertação investiga possibilidades para o aumento do rendimento da turbina em diferentes condições de mar através do método de simulação numérica. Após a modelagem física e matemática do sistema escolhido, inicia-se a síntese de um controlador proporcional derivativo para controle da pressão de ar na turbina em torno da pressão ideal de trabalho da mesma. A análise inclui o comparativo entre os resultados do sistema com e sem controlador e a avaliação de robustez utilizando ondas com amplitude variável. O trabalho apresenta ainda propostas de otimização do sistema para trabalhar em condições similares a região de Pecém no Brasil. Pelos resultados obtidos nas simulações, conclui-se que o rendimento e a robustez do sistema podem melhorar utilizando um sistema controlado. O rendimento do sistema poderá ainda ser otimizado para a região de instalação.

Abatement of hydrocarbons by acid ZSM-5 and BETA zeolites under cold-start conditions

Simulated cold-start tests have been carried out to evaluate the performance of H-ZSM-5 and H-BETA zeolites as hydrocarbon traps under simulated gasoline car exhaust gases, paying special attention to the effect of water on their behaviour. It is concluded that the hydrothermal treatment of the zeolites in the acidic form contributes to the better performance of these materials as hydrocarbon traps since the stabilization of the zeolites takes place. Moreover, the decrease of the surface acidity of the zeolites results in an increase of the Si/Al ratio, which contributes to the decrease of the water affinity for adsorption sites. Thus, the competition with hydrocarbon molecules in the exhaust for the adsorption sites is reduced which increases their trap efficiency. The stabilized H-ZSM-5 is the zeolite that showed the best performance with a propene offset temperature of 240 °C, which should be high enough for the three-way catalyst to carry out its role as catalytic converter.

Avaliação do efeito de escala no cálculo da perigosidade de incêndio florestal

Dissertação apresentada à Escola Superior Agrária do Instituto Politécnico de Castelo Branco para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Sistemas de Informação Geográfica - Recursos Agro-Florestais e Ambientais.

THE DESIGN OF A POWER SYSTEM FOR A WIRELESS SENSOR NETWORK FOR LONG-TERM OPERATION

Wireless sensor networks (WSNs) have shown wide applicability to many fields including monitoring of environmental, civil, and industrial settings. WSNs however are resource constrained by many competing factors that span their hardware, software, and networking. One of the central resource constrains is the charge consumption of WSN nodes. With finite energy supplies, low charge consumption is needed to ensure long lifetimes and success of WSNs. This thesis details the design of a power system to support long-term operation of WSNs. The power system’s development occurs in parallel with a custom WSN from the Queen’s MEMS Lab (QML-WSN), with the goal of supporting a 1+ year lifetime without sacrificing functionality. The final power system design utilizes a TPS62740 DC-DC converter with AA alkaline batteries to efficiently supply the nodes while providing battery monitoring functionality and an expansion slot for future development. Testing tools for measuring current draw and charge consumption were created along with analysis and processing software. Through their use charge consumption of the power system was drastically lowered and issues in QML-WSN were identified and resolved including the proper shutdown of accelerometers, and incorrect microcontroller unit (MCU) power pin connection. Controlled current profiling revealed unexpected behaviour of nodes and detailed current-voltage relationships. These relationships were utilized with a lifetime projection model to estimate a lifetime between 521-551 days, depending on the mode of operation. The power system and QML-WSN were tested over a long term trial lasting 272+ days in an industrial testbed to monitor an air compressor pump. Environmental factors were found to influence the behaviour of nodes leading to increased charge consumption, while a node in an office setting was still operating at the conclusion of the trail. This agrees with the lifetime projection and gives a strong indication that a 1+ year lifetime is achievable. Additionally, a light-weight charge consumption model was developed which allows charge consumption information of nodes in a distributed WSN to be monitored. This model was tested in a laboratory setting demonstrating +95% accuracy for high packet reception rate WSNs across varying data rates, battery supply capacities, and runtimes up to full battery depletion.

BIDIRECTIONAL AC-DC CONVERTERS USING ONE CYCLE CONTROL (OCC) FOR ELECTRIC VEHICLES

The electric vehicle (EV) market has seen a rapid growth in the recent past. With an increase in the number of electric vehicles on road, there is an increase in the number of high capacity battery banks interfacing the grid. The battery bank of an EV, besides being the fuel tank, is also a huge energy storage unit. Presently, it is used only when the vehicle is being driven and remains idle for rest of the time, rendering it underutilized. Whereas on the other hand, there is a need of large energy storage units in the grid to filter out the fluctuations of supply and demand during a day. EVs can help bridge this gap. The EV battery bank can be used to store the excess energy from the grid to vehicle (G2V) or supply stored energy from the vehicle to grid (V2G ), when required. To let power flow happen, in both directions, a bidirectional AC-DC converter is required. This thesis concentrates on the bidirectional AC-DC converters which have a control on power flow in all four quadrants for the application of EV battery interfacing with the grid. This thesis presents a bidirectional interleaved full bridge converter topology. This helps in increasing the power processing and current handling capability of the converter which makes it suitable for the purpose of EVs. Further, the benefit of using the interleaved topology is that it increases the power density of the converter. This ensures optimization of space usage with the same power handling capacity. The proposed interleaved converter consists of two full bridges. The corresponding gate pulses of each switch, in one cell, are phase shifted by 180 degrees from those of the other cell. The proposed converter control is based on the one-cycle controller. To meet the challenge of new requirements of reactive power handling capabilities for grid connected converters, posed by the utilities, the controller is modified to make it suitable to process the reactive power. A fictitious current derived from the grid voltage is introduced in the controller, which controls the converter performance. The current references are generated using the second order generalized integrators (SOGI) and phase locked loop (PLL). A digital implementation of the proposed control ii scheme is developed and implemented using DSP hardware. The simulated and experimental results, based on the converter topology and control technique discussed here, are presented to show the performance of the proposed theory.

Conhece o microsoft mathematics? Não?! Então este workshop é para si!

A vertiginosa difusão das TIC e o crescente desenvolvimento de diverso software científico estão a produzir mudanças relevantes nos processos formativos em matemática, estando estas a favorecer a criação de novos e melhores recursos didáticos e de autoaprendizagem, assim como uma nova forma de gerar e difundir conhecimento ou experiências cognitivas (Atencio, 2013). No entanto para tirar partido, a nível pessoal ou profissional, da variedade de recursos que estão ao nosso alcance para aprender/ensinar matemática, como os programas Geogebra, Surfer, GeCla, Microsoft Mathematics etc., é importante conhecê-los e saber trabalhar com eles. Tendo em vista este objetivo, neste Workshop pretende-se “apresentar” o software Microsoft Mathematics, explorá-lo como recurso na resolução de algumas tarefas de matemática, assim como discutir as suas potencialidades e limitações. O software Microsoft Mathematics, inicialmente com a designação Microsoft Math, foi lançado pela Microsoft Corporation em 2006, e surgiu para tentar resolver o problema de muitos alunos brasileiros que tinham dificuldades nas disciplinas que envolviam cálculo. No início estava apenas disponível para uso de uma comunidade estudantil que, com o apoio de empresas e universidades, visava formar alunos na área de tecnologias de informação para o mercado de trabalho. Depois de algumas melhorias, o programa passou a ser disponibilizado para o público em geral e a ser comercializado (Sousa e Araújo (s.d.)). Atualmente a versão 4.0 é a mais recente, é gratuita e está disponível para download na internet no site https://www.microsoft.com/ptpt/ download/details.aspx?id=15702. Do ponto de vista da matemática, o Microsoft Mathematics abrange domínios como a aritmética, o cálculo, a álgebra e a estatística. Por exemplo, permite executar uma diversidade de cálculos: resolver equações, inequações e sistemas de equações, converter unidades de medida, calcular estatísticas básicas (como média e desvio-padrão), efetuar operações com números complexos, calcular derivadas e integrais, realizar operações com matrizes, entre outros, e, em alguns casos, possibilita a consulta da resolução passo a passo. Tem também uma vertente gráfica, podendo representar-se gráficos a duas ou a três dimensões. Esta funcionalidade possibilita, ainda, representar graficamente equações com parâmetros, o que permite visualizar as mudanças em função da variação do valor do parâmetro, que pode ser de grande utilidade, por exemplo, na discussão de sistemas de equações lineares. Em termos de usabilidade, o Microsoft Mathematics tem uma interface simples e facilmente compreensível para o utilizador e a sintaxe para comunicar com o software é quase sempre a que se utiliza em matemática. Torna-se igualmente uma mais-valia quando se pretende produzir documentos em Word com simbologia matemática, pois permite exportar para este aplicativo o trabalho realizado. Conclui-se, assim, que o Microsoft Mathematics é um software educativo que fornece um conjunto de ferramentas que podem constituir um apoio para os estudantes do 3.º ciclo do ensino básico, do ensino secundário e ensino superior, na resolução de tarefas que exigem conhecimentos matemáticos. Pode, ainda, tornar-se um recurso útil para os professores tanto na preparação de aulas como no contexto de sala de aula, na medida em que, para além de facilitar a execução de cálculos, permite explorar alguns conteúdos de uma forma interativa e com maior profundidade.

Inference of binding affinity from neuronal receptors in humans

Tese de mestrado, Bioinformática e Biologia Computacional (Bioinformática), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

A prova ilícita na investigação de paternidade

A presente dissertação versa sobre a prova ilícita na investigação de paternidade, com a percepção que inexistem direitos e garantias absolutos. Sob esse ponto de vista, propõe-se a demonstrar que tanto o direito à prova quanto a garantia constitucional da inadmissibilidade da prova obtida por meios ilícitos são passíveis de sofrer restrições. Essas restrições, entretanto, não podem implicar na supressão de direitos e garantias fundamentais. Elas devem limitar-se ao estritamente necessário para a salvaguarda de outros direitos constitucionalmente protegidos, à luz de um juízo de ponderação entre os valores conflitantes. Os valores colidentes a serem analisados no presente trabalho são, por um lado, a proteção constitucional dispensada à intimidade, à vida privada, à imagem, à honra, ao sigilo da correspondência, às comunicações telegráficas, aos dados, às comunicações telefônicas e ao domicílio do suposto pai e, por outro, o direito do filho conhecer a sua origem genética e receber do genitor assistência material, educacional e psicológica, além da herança no caso de morte deste. Avultam-se, ainda, os comandos constitucionais da paternidade responsável (CF, o art. 226, § 7º) e da prioridade absoluta que a Constituição Federal confere às questões afetas à criança e ao adolescente. Nessa linha de perspectiva, procura conciliar o direito fundamental ao conhecimento da origem genética com a garantia constitucional que veda a obtenção da prova por meios ilícitos, reduzindo, quando necessário, o alcance de um desses valores contrastantes para que haja a preservação do outro e o restabelecimento do equilíbrio entre eles. Com o intuito de facilitar a compreensão do assunto, o estudo sobre a prova ilícita na investigação de paternidade encontra-se dividido em três capítulos. No primeiro capítulo são estudados o objeto da prova na investigação de paternidade, os fatos a provar, as teorias sobre o objeto da prova, o ônus da prova, a distribuição e a inversão do ônus da prova na investigação de paternidade, o momento da inversão do ônus da prova, o dever de colaboração e a realização do exame de DNA sem o consentimento das partes. Partindo da compreensão da prova como instrumento capaz de propiciar ao juiz o convencimento dos fatos pertinentes, relevantes e controvertidos deduzidos pelas partes como fundamento da ação ou da defesa, sustenta-se que os fatos a provar não são apenas os principais, mas, também, os acessórios que se situem na mesma cadeia deles. Desenvolve-se, outrossim, estudo sobre as teorias utilizadas pela doutrina para explicar o objeto da prova, a saber: a) a teoria clássica; b) a teoria da afirmação; c) a teoria mista. Nesse tópico, merece ênfase o fato das legislações brasileira e portuguesa estarem alicerçadas sob as bases da teoria clássica, em que pesem as divergências doutrinárias sobre o assunto. No item reservado ao ônus da prova, este é concebido como uma atividade e não como uma obrigação, diante da autonomia de vontade que a parte tem para comportar-se da maneira que melhor lhe aprouver para alcançar o resultado pretendido. Embora não traduza um dever jurídico demonstrar a veracidade dos fatos que ensejam a constituição do direito alegado, quem não consegue reunir a prova dos fatos que alega corre o risco de perder a demanda. No que tange à regra de distribuição do ônus da prova, recomenda-se a observação das disposições do art. 333 do CPC, segundo as quais incumbe ao autor comprovar o fato constitutivo do seu direito e ao réu a existência de fato impeditivo, modificativo ou extintivo do direito do autor. Argumenta-se que o CPC brasileiro adota o modelo estático de distribuição do ônus da prova, pois não leva em conta a menor ou maior dificuldade que cada parte tem para produzir a prova que lhe incumbe. Porém, ressalta-se o novo horizonte que se descortina no anteprojeto do novo CPC brasileiro que se encontra no Congresso Nacional, o qual sinaliza no sentido de acolher a distribuição dinâmica do ônus da prova. Esse novo modelo, contudo, não afasta aquele previsto no art. 333 do CPC, mas, sim, o aperfeiçoa ao atribuir o ônus a quem esteja em melhores condições de produzir a prova. Ao tratar do dever de colaboração, idealiza-se a busca descoberta da verdade como finalidade precípua do ordenamento jurídico. E, para se alcançar a justa composição da lide, compreende-se que as partes devem atuar de maneira escorreita, expondo os fatos conforme a verdade e cumprindo com exatidão os provimentos formais. Sob essa ótica, sustenta-se a possibilidade de inversão do ônus da prova, da aplicação da presunção legal de paternidade e até mesmo da condução coercitiva do suposto pai para a realização de exames, caso o mesmo a tanto se recuse ou crie, propositalmente, obstáculo capaz de tornar impossível a colheita da prova. Defende-se que a partir da concepção do nascituro, a autonomia de vontade dos pais fica restringida, de forma que a mãe não pode realizar o aborto e o pai não pode fazer pouco caso da existência do filho, recusando-se, injustificadamente, a submeter-se a exame de DNA e a dar-lhe assistência material, educacional e psicológica. É por essa razão que, em caráter excepcional, se enxerga a possibilidade de condução coercitiva do suposto pai para a coleta de material genético, a exemplo do que ocorre no ordenamento jurídico alemão (ZPO, § 372). Considera-se, outrossim, que a elucidação da paternidade, além de ajudar no diagnóstico, prevenção e tratamento de algumas doenças hereditárias, atende à exigência legal de impedir uniões incestuosas, constituídas entre parentes afins ou consanguíneos com a violação de impedimentos matrimoniais. Nesse contexto, a intangibilidade do corpo não é vista como óbice para a realização do exame de DNA, o qual pode ser feito mediante simples utilização de fios de cabelos com raiz, fragmentos de unhas, saliva e outros meios menos invasivos. O sacrifício a que se submete o suposto pai mostra-se, portanto, ínfimo se comparado com o interesse superior do investigante que se busca amparar. No segundo capítulo, estuda-se o direito fundamental à prova e suas limitações na investigação de paternidade, a prova vedada ou proibida, a distinção entre as provas ilegítima e ilícita, a manifestação e alcance da ilicitude, o tratamento dispensado à prova ilícita no Brasil, nos Estados Unidos da América e em alguns países do continente europeu, o efeito-à-distância das proibições de prova na investigação de paternidade e a ponderação de valores entre os interesses em conflito: prova ilícita x direito ao conhecimento da origem genética. Nesse contexto, o direito à prova é reconhecido como expressão do princípio geral de acesso ao Poder Judiciário e componente do devido processo legal, materializado por meio dos direitos de ação, de defesa e do contraditório. Compreende-se, entretanto, que o direito à prova não pode ser exercido a qualquer custo. Ele deve atender aos critérios de pertinência, relevância e idoneidade, podendo sofrer limitações nos casos expressamente previstos em lei. Constituem exemplos dessas restrições ao direito à prova a rejeição das provas consideradas supérfluas, irrelevantes, ilegítimas e ilícitas. A expressão “provas vedadas ou proibidas” é definida no trabalho como gênero das denominadas provas ilícita e ilegítima, servindo para designar as provas constituídas, obtidas, utilizadas ou valoradas com afronta a normas de direito material ou processual. A distinção que se faz entre a prova ilícita e a ilegítima leva em consideração a natureza da norma violada. Quando há violação a normas de caráter processual, sem afetar o núcleo essencial dos direitos fundamentais, considera-se a prova ilegítima; ao passo em que havendo infringência à norma de conteúdo material que afete o núcleo essencial do direito fundamental, a prova é tida como ilícita. Esta enseja o desentranhamento da prova dos autos, enquanto aquela demanda a declaração de nulidade do ato sem a observância da formalidade exigida. A vedação da prova ilícita, sob esse aspecto, funciona como garantia constitucional em favor do cidadão e contra arbítrios do poder público e dos particulares. Nessa ótica, o Direito brasileiro não apenas veda a prova obtida por meios ilícitos (CF, art. 5º, X, XI, XII e LVI; CPP, art. 157), como, também, prevê sanções penais e civis para aqueles que desobedeçam à proibição. A análise da prova ilícita é feita à luz de duas concepções doutrinárias, a saber: a) a restritiva - exige que a norma violada infrinja direito ou garantia fundamental; b) a ampla – compreende que a ilicitude afeta não apenas as normas que versem sobre os direitos e garantias fundamentais, mas todas as normas e princípios gerais do direito. A percepção que se tem à luz do art. 157 do CPP é que o ordenamento jurídico brasileiro adotou o conceito amplo de ilicitude, pois define como ilícitas as provas obtidas com violação a normas constitucionais ou legais, sem excluir àquelas de natureza processual nem exigir que o núcleo do direito fundamental seja atingido. Referido dispositivo tem sido alvo de críticas, pois a violação da lei processual pode não implicar na inadmissibilidade da prova e aconselhar o seu desentranhamento dos autos. A declaração de nulidade ou renovação do ato cuja formalidade tenha sido preterida pode ser suficiente para contornar o problema, sem a necessidade de exclusão da prova do processo. Noutra vertente, como a vedação da prova ilícita não pode ser levada às últimas consequências nem se converter em meio facilitador da prática de atos ilícitos e consagrador da impunidade, defende-se a sua admissão nos casos de estado de necessidade, legítima defesa, estrito cumprimento do dever legal e exercício regular de um direito. Assim, entende-se possível a utilização pela vítima de estupro, no processo de investigação de paternidade movido em prol do seu filho, do exame de DNA realizado mediante análise do sêmen deixado em sua vagina por ocasião do ato sexual que resultou na gravidez. Sustenta-se, ainda, a possibilidade de utilização das imagens captadas por circuito interno de câmaras comprobatórias do estupro para fazer prova da paternidade. Ressalta-se, outrossim, que no Brasil a doutrina e a jurisprudência têm admitido a prova ilícita, no processo penal, para comprovar a inocência do acusado e, em favor da vítima, nos casos de extorsão, concussão, sequestro e outros delitos similares. No ponto relativo ao efeito-àdistância das proibições de prova, aduz-se que as experiências americana e alemã da fruit of the poisonous tree doctrine e da fernwirkung são fonte de inspiração para as legislações de vários países. Por força da teoria dos frutos da árvore envenenada, o vício da planta transmite-se aos seus frutos. Ainda no segundo capítulo, estabelece-se breve comparação do tratamento conferido à prova ilícita nos ordenamentos jurídicos brasileiro e português, destacando-se que no regime de controle adotado pela Constituição da República Federativa do Brasil a prova ilícita é tratada como ineficaz e deve ser rejeitada de plano ou desentranhada do processo. Já na Constituição portuguesa adotou-se o regime de nulidade. Após o ingresso da prova ilícita no processo, o juiz declara a sua nulidade. O terceiro capítulo é dedicado ao estudo dos meios de prova e da incidência da ilicitude no processo de investigação de paternidade. Para tanto são eleitos os meios de prova enumerados no art. 212 do Código Civil, quais sejam: a) confissão; b) documento; c) testemunha; d) presunção; e) perícia, além do depoimento pessoal previsto no CPC, analisando a incidência da ilicitude em cada um deles. Má vontade a investigação de paternidade envolva direitos indisponíveis, isso não significa que as declarações das partes não tenham valor probatório, pois o juiz pode apreciá-las como elemento probatório (CC, art. 361º). Por meio do depoimento e confissão da parte são extraídas valiosas informações sobre o tempo, o lugar e a frequência das relações sexuais. Todavia, havendo emprego de métodos proibidos, tais como ameaça, coação, tortura, ofensa à integridade física ou moral, hipnose, utilização de meios cruéis, enganosos ou perturbação da capacidade de memória, a prova será considerada ilícita e não terá validade nem mesmo como elemento probatório a ser livremente apreciado pelo juiz. A prova documental é estudada como a mais vulnerável à incidência da ilicitude, pelo fato de poder expressar-se das mais variadas formas. Essa manifestação da ilicitude pode verificar-se por ocasião da formação da prova documental, no ato da sua obtenção ou no momento da sua exibição em juízo por meio falsificação material do documento público ou particular, da omissão de declaração deveria constar, inserção de declaração falsa ou diversa da que devia ser escrita, alteração de documento verdadeiro, emprego de métodos proibidos de prova para confecção do documento, etc. Na esteira desse raciocínio, em se fazendo constar, por exemplo, da escritura pública ou particular ou do testamento (CC, art. 1.609, II e III) declaração falsa da paternidade, a prova assim constituída é ilícita. Do mesmo modo, é considerada ilícita a prova obtida mediante indevida intromissão na vida privada, com violação de domicílio, emails, sigilos da correspondência, telefônico ou fiscal, realização de gravações, filmagens, etc. Na prova testemunhal entende-se como elemento configurador da ilicitude o emprego de métodos proibidos por parte de agentes públicos ou particulares, tais como tortura, coação, ameaça, chantagem, recursos que impliquem na diminuição ou supressão da capacidade de compreensão, etc, para que a testemunha faça afirmação falsa, negue ou cale a verdade dos fatos. Destaca-se, ainda, como ilícita a prova cujo acesso pela testemunha tenha ocorrido mediante violação à reserva da vida privada. No caso das presunções, vislumbra-se a possibilidade de incidência da ilicitude quando houver ilicitude no fato conhecido, do qual se vale a lei ou o julgador para extraírem as consequências para dedução da existência do fato desconhecido. A troca maliciosa de gametas é citada como meio ilícito de prova para alicerçar a presunção de paternidade no caso de inseminação artificial homóloga. A consecução da prévia autorização do marido, mediante coação, tortura, ameaça, hipnose, etc, na inseminação artificial heteróloga, também é tratada como ação danosa e capaz de viciar e infirmar a presunção legal de paternidade. Enxerga-se, outrossim, no meio de prova pericial, a possibilidade de maculação do resultado do exame por falha humana intencional no processo de coleta, transporte, armazenamento, manipulação ou troca do material genético coletado. Em se verificando essa situação, fica comprometida a credibilidade da prova pericial ante a sua ilicitude.