The stochastic nature of predator-prey cycles

We study by numerical simulations the time correlation function of a stochastic lattice model describing the dynamics of coexistence of two interacting biological species that present time cycles in the number of species individuals. Its asymptotic behavior is shown to decrease in time as a sinusoidal exponential function from which we extract the dominant eigenvalue of the evolution operator related to the stochastic dynamics showing that it is complex with the imaginary part being the frequency of the population cycles. The transition from the oscillatory to the nonoscillatory behavior occurs when the asymptotic behavior of the time correlation function becomes a pure exponential, that is, when the real part of the complex eigenvalue equals a real eigenvalue. We also show that the amplitude of the undamped oscillations increases with the square root of the area of the habitat as ordinary random fluctuations. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Simulation of dynamic recrystallization using random grid cellular automata

Computer simulation is a powerful tool to predict microstructure and its evolution in dynamic and post-dynamic recrystallization. CAFE proposed as an appropriate approach by combining finite element (FE) method and cellular automata (CA) for recrystallization simulation. In the current study, a random grid cellular automaton (CA), as micro-scale model, based on finite element (FE), as macro-scale method, has been used to study initial and evolving microstructural features; including nuclei densities, dislocation densities, grain size and grain boundary movement during dynamic recrystallization in a C-Mn steel. An optimized relation has been established between mechanical variables and evolving microstructure features during recrystallization and grain growth. In this model, the microstructure is defined as cells located within grains and grain boundaries while dislocations are randomly dispersed throughout microstructure. Changes of dislocation density during deformation are described considering hardening, recovery and recrystallization. Recrystallization is assumed to initiate near grain boundaries and nucleation rate was considered constant (site-saturated condition). The model produced a mathematical formulation which captured the initial and evolving microstructural entities and linked their effects to measurable macroscopic variables (e.g. stress).

Microstructural modeling of dynamic recrystallization using irregular cellular automata

Cellular automaton (CA) was used to simulate dynamic recrystallization (DRX) during thermomechanical deformation. Initial grain size, initial grain orientation and dislocation density were used as input data to the CA model. Flow curve, dislocation density, final grain size and orientation, and DRX volume fraction were the output data which were compared with experimental data to validate the model. The model proposed in this work considered the thermomechanical parameters (e.g., temperature and strain rate) and their role on the nucleation and growth kinetics during DRX. It was shown that the CA model can predict the final microstructure and flow curve to a high degree of accuracy and was able to successfully simulate the volume fraction of DRX as a function of strain for a wide range of deformation conditions.

Microscale modelling of AISI 304 behaviour during hot deformation

This project aimed to model the microstructure evolution during and following hot deformation using a cellular automaton approach. The flow curves, softening kinetics and final microstructures were used as the input data for the post-deformation simulation to elucidate the effect of dynamic recrystallization on the post-deformation softening.

A new model to imitate the foraging behavior of Physarum polycephalum on a nutrient-poor substrate

Researches on Physarum polycephalum show that methods inspired by the primitive unicellular organism can construct an efficient network and solve some complex problems in graph theory. Current models simulating the intelligent behavior of Physarum are mainly based on Hagen-Poiseuille Law and Kirchhoff Law, reaction-diffusion, Cellular Automaton and multi-agent approach. In this paper, based on an assumption that the plasmodium of Physarum forages for food along the gradient of chemo-attractants on a nutrient-poor substrate, a new model is proposed to imitate its intelligent foraging behavior. The key point of the model is that the growth of Physarum is determined by the simple particle concentration field relating the distance to food source and the shape of food source on a nutrient-poor substrate. To verify this model, numerical experiments are conducted according to Adamatzky[U+05F3]s experiment. Results in spanning tree construction by this model are almost the same as those of Physarum and Oregonator model. The proposed model can also imitate Physarum to avoid repellents. Furthermore, the Euclidean Spanning tree built by this model is similar to its corresponding Minimal Euclidean Spanning tree.

Automatic summarization of broadcast cricket videos

Summarization of cricket videos is very important because of three reasons: 1) its long duration making manual highlights generation tedious 2) less explored area compared to other sports like soccer 3) huge viewership. We propose a novel summarization scheme for cricket which exploits its contextual semantics. First, we detect the bowling frames based on which the video is temporally segmented into individual deliveries. Then each temporal segment representing a delivery is classified into an interesting or non-interesting segment based on detection of events namely boundaries and wickets. Due to the high frequency of ads and replays in cricket, we have proposed robust algorithms for their removal. Finally, we have proposed a finite state automaton based modeling of the temporal segments to extract key-frames. We have also extended the framework to include text cues and expert choices and also developed a hierarchical summary. We have tested our algorithm on several broadcast cricket videos and obtained good results.

Adaptivity in programming languages

A programming style can be seen as a particular model of shaping thought or a special way of codifying language to solve a problem. An adaptive device is made up of an underlying formalism, for instance, an automaton, a grammar, a decision tree, etc., and an adaptive mechanism, responsible for providing features for self-modification. Adaptive languages are obtained by using some programming language as the device’s underlying formalism. The conception of such languages calls for a new programming style, since the application of adaptive technology in the field of programming languages suggests a new way of thinking. Adaptive languages have the basic feature of allowing the expression of programs which self-modifying through adaptive actions at runtime. With the adaptive style, programming language codes can be structured in such a way that the codified program therein modifies or adapts itself towards the needs of the problem. The adaptive programming style may be a feasible alternate way to obtain self-modifying consistent codes, which allow its use in modern applications for self-modifying code.

Adaptive device with underlying mechanism defined by a programming language

An adaptive device is made up of an underlying mechanism, for instance, an automaton, a grammar, a decision tree, etc., to which is added an adaptive mechanism, responsible for allowing a dynamic modification in the structure of the underlying mechanism. This article aims to investigate if a programming language can be used as an underlying mechanism of an adaptive device, resulting in an adaptive language.

Linguagens de programação aderentes ao paradigma adaptativo

An adaptive device is made up of an underlying mechanism, for instance, an automaton, a grammar, etc., to which is added an adaptive mechanism that is responsible for allowing a dynamic modification in the structure of the underlying mechanism. Adaptive languages have the basic feature of allowing the development of programs that self-modify through adaptive actions at runtime. The conception of such languages calls for a new programming style, since the application of adaptive technology suggests a new way of thinking. The adaptive programming style may be a feasible alternate way to obtain selfmodifying consistent codes, which allow its use in modern applications for self-modifying.

Using adaptive automata in a multi-paradigm programming environment

In this paper the architecture of an experimental multiparadigmatic programming environment is sketched, showing how its parts combine together with application modules in order to perform the integration of program modules written in different programming languages and paradigms. Adaptive automata are special self-modifying formal state machines used as a design and implementation tool in the representation of complex systems. Adaptive automata have been proven to have the same formal power as Turing Machines. Therefore, at least in theory, arbitrarily complex systems may be modeled with adaptive automata. The present work briefly introduces such formal tool and presents case studies showing how to use them in two very different situations: the first one, in the name management module of a multi-paradigmatic and multi-language programming environment, and the second one, in an application program implementing an adaptive automaton that accepts a context-sensitive language.

XHA: eXtensible Hyper-Automation

O objetivo geral desta dissertação é estudar as possibilidades de flexibilização da função de saída do Sistema Hyper-Automaton além das rígidas possibilidades utilizadas atualmente com a utilização direta do HTML, objetivando eliminar as limitações como execução de aplicações proprietárias, caracteres incompatíveis entre browsers, excesso de tráfego na rede, padronizar aplicações, incrementar recursos didáticos, melhorar o suporte a aplicações multimídia atuais e futuras, facilitar a manutenção, implementação e reuso, alterar o layout de saída no browser de maneira dinâmica, explorar outros recursos de links, estabelecer padrões de organização do material instrucional criado pelo professor e muitas outras. Tal sistema anteriormente desenvolvido e funcionando adequadamente, é baseado no formalismo de Autômatos Finitos com Saída como modelo estrutural para organização de hiperdocumentos instrucionais, em especial em cursos na Web, tornando o material hipermídia independente do controle da aplicação. O Sistema Hyper-Automaton, tornou-se portanto, um sistema semi-automatizado para suporte a cursos na Web. Com o desdobramento da pesquisa, esta procurou ir mais além e descreveu possibilidades de não só estudar os aspectos possíveis de formatação de saída do sistema, mas reestruturá-lo totalmente sobre uma linguagem de markup padrão, buscando atualizá-lo tecnologicamente definindo outras possibilidades para que significativos trabalhos futuros possam de maneira mais clara serem alcançados. Dessa maneira, esta dissertação centra-se no estudo da aplicação de formas de flexibilização do Sistema Hyper-Automaton, tanto na parte da estruturação de documentos que são conteúdos instrucionais armazenados, bem como, na forma desse material tornar-se-á disponível através de navegadores WWW compatíveis com as tecnologias propostas, possibilitando o incremento substancial de funcionalidades necessárias para cursos onde a Web é o principal meio. Esta pesquisa dá prosseguimento a dois trabalhos anteriormente concluídos no PPGC e do Curso de Bacharelado em Ciência da Computação da UFRGS no ano de 2000, na seqüência, Hyper-Automaton: Hipertextos e Cursos na Web Utilizando Autômatos Finitos com Saída, dissertação de mestrado de Júlio Henrique de A. P. Machado e Hyper-Automaton: Implementação e Uso, trabalho de diplomação de Leonardo Penczek.

Investigação de técnicas de visualização para representação de autômatos finitos com saída

Atualmente, a World Wide Web (WWW) já se estabeleceu como um dos meios de divulgação mais difundidos. Sendo um meio de publicação de custo relativamente baixo, muitas iniciativas foram desenvolvidas no sentido de estendê-la e transformá-la também numa ferramenta de apoio. Assim, uma série de pesquisas foi realizada no sentido de promover e facilitar o gerenciamento das informações da WWW, que são estruturadas, em sua maioria, como conjuntos de documentos inter-relacionados. Grafos são estruturas utilizadas para a representação de objetos e seus múltiplos relacionamentos. Nesse sentido, pode-se afirmar que hiperdocumentos podem ser modelados através de grafos, onde uma página representa um nodo e um link para outra página é representado por uma aresta. Considerando estas características, e dada a crescente complexidade dos materiais publicados na WWW, desenvolveu-se, ao longo da última década, o uso de técnicas e recursos de Visualização de Grafos com larga aplicação na visualização da estrutura e da navegação na WWW. Técnicas de visualização de grafos são aplicáveis especificamente para representar visualmente estruturas que possam ser modeladas por meio de objetos relacionados, sendo investigadas técnicas para a abstração de modo a facilitar tanto o processo de compreensão do contexto da informação, quanto a apreensão dos dados relacionados. Este trabalho tem como objetivo a investigação de técnicas de Visualização de Grafos aplicadas a autômatos finitos com saída. Este direcionamento se deve ao fato de alguns autores utilizar a abordagem de autômatos finitos com saída para as estruturas de hiperdocumentos. Se for considerado que um documento da WWW (ou o estado de um autômato) é composto por fragmentos de informação (ou saídas) tais como trechos de texto, imagens, animações, etc e que este documento é relacionado a outros por meio de links (ou transições), tem-se a verificação de sua representatividade por meio destas estruturas. Em trabalho anterior, no âmbito do PPGC da UFRGS, a ferramenta Hyper-Automaton foi desenvolvida com o objetivo de estender o uso da Internet no sentido de prover uma ferramenta de apoio à publicação de materiais instrucionais. Por adotar a notação de autômatos finitos com saída, possibilita, além da criação e gerenciamento de hiperdocumentos, a reutilização de fragmentos de informação sem que haja qualquer interferência de um autômato que utilize este fragmento sobre outro. O Hyper-Automaton foi selecionado como caso de estudo motivador deste trabalho. As técnicas aqui desenvolvidas têm como intuito diminuir a complexidade visual da informação, assim como permitir a navegação através dos autômatos finitos com saída de forma que seja possível visualizar detalhes como as saídas e informações relacionadas a cada uma delas, mantendo a visualização do contexto da informação. Foram analisadas técnicas de agrupamento como forma de redução da complexidade visual, e técnicas do tipo foco+contexto, como alternativa para prover a visualização simultânea do contexto e dos detalhes da informação.

Mapas cognitivos SODA ampliados: prescrição de um método para articular atitudes, comportamentos e seqüências cognitivas a mapas SODA

Este trabalho de tese tem por objetivo ampliar o alcance e aplicação de mapas SODA, preservando a metodologia originalmente desenvolvida. Inicialmente é realizada uma revisão do método, abordando de forma conjunta os artigos seminais, a teoria psicológica de Kelly e a teoria dos grafos; e ao final propomos uma identidade entre construtos de mapas SODA com os conhecimentos tácitos e explícitos, da gestão do conhecimento (KM). Essa sequencia introdutória é completada com uma visão de como os mapas SODA tem sido aplicado. No estágio seguinte o trabalho passa a analisar de forma crítica alguns pontos do método que dão margens a interpretações equivocadas. Sobre elas passamos a propor a aplicação de teorias, de diversos campos, tais como a teoria de means-end (Marketing), a teoria da atribuição e os conceitos de atitude (Psicologia), permitindo inferências que conduzem à proposição da primeira tese: mapas SODA são descritores de atitudes. O próximo estágio prossegue analisando criticamente o método, e foca no paradigma estabelecido por Eden, que não permite conferir ao método o status de descritor de comportamento. Propomos aqui uma mudança de paradigma, adotando a teoria da ação comunicativa, de Habermas, e sobre ela prescrevemos a teoria da ação e da escada da inferência (Action Science) e uma teoria da emoção (neuro ciência), o que permite novas inferências, que conduzem à proposição da segunda tese: mapas SODA podem descrever comportamentos. Essas teses servem de base para o alargamento de escopos do método SODA. É proposta aqui a utilização da teoria de máquinas de estado finito determinístico, designadas por autômato. Demonstramos um mapeamento entre autômato com mapas SODA, obtendo assim o autômato SODA, e sobre ele realizamos a última contribuição, uma proposta de mapas SODA hierárquicos, o que vem a possibilitar a descrição de sequencias de raciocínio, ordenando de forma determinística atitudes e comportamentos, de forma estruturada. A visão de como ela pode ser aplicada é realizada por meio de estudo de caso.

Astrha : um ambiente gráfico, dinâmico e interativo para internet baseado em hiper-animações e na teoria dos autômatos

Esta pesquisa, batizada Astrha (Automata Structured Hyper-Animation), tem suas raízes no projeto “Hyper Seed - Framework, Ferramentas e Métodos para Sistemas Hipermídia voltados para EAD via WWW” que possui, entre seus objetivos e metas: (a) o desenvolvimento de uma fundamentação matemática para a unificação, de maneira coerente e matematicamente rigorosa, de especificações de sistemas hipermídia e animações baseadas na Teoria dos Autômatos; (b) a construção e validação de um protótipo de sistema com suporte à criação de conteúdo multimídia e hipermídia com ênfase em educação assistida por computador; (c) a definição e aplicação de estudos de caso. Atender às demandas acadêmicas e construtoras supra citadas, no que se refere à unificação de especificações de sistemas hipermídia e animações baseadas na Teoria dos Autômatos, em nível conceitual, é o objetivo principal do Astrha. Mais especificamente, unificar conceitos das especificações Hyper-Automaton; Hyper- Automaton: Avaliações Interativas; eXtensible Hyper-Automaton (XHA) e Animação Bidimensional para World Wide Web (AGA). Para resolvê-las, propõe uma solução em cinco fases. A primeira constitui-se numa investigação conceitual sobre unificação de ambientes hipermídia com animações por computador, da qual conclui-se que as hiperanimações são uma resposta adequada ao contexto. Em seguida, um autômato finito não-determinístico, reflexivo, com saídas associadas às transições, denominado Astrha/M, é especializado para modelar, formalmente, estruturas hiper-animadas. Na terceira fase, uma linguagem de quarta geração denominada Astrha/L é proposta com a finalidade de proporcionar semântica à ambientes hiper-animados. Construída a partir da metalinguagem XML, é composta de quatro dialetos: (1) Mealy, que traduz o modelo Astrha/M; (2) Environment, que oferece opções de configuração e documentação; (3) Hyper, linguagem hipermídia, de sintaxe simples, que oferece hiperligações estendidas; (4) Style, especificação de estilos em cascata e de caracteres especiais. A quarta fase é a modelagem e construção do protótipo, denominado Astrha/E, através das linguagens UML e Java, respectivamente, com uso de tecnologias de software livre, resultando em um applet interativo, dinâmico, multimídia, que oferece características e propriedades de uma hiper-animação, traduzindo não-determinismos em escolhas pseudo-aleatórias e reflexividades em inoperabilidades aparentes. Por fim, a quinta fase trata de estudos de caso aplicados em educação a distância, em diversas áreas, de onde se conclui sua validade como conceito, modelo e ferramenta para programas educacionais que utilizam a Internet como meio de auxílio ao aprendizado.

No pulsar da clínica: a repetição e as produções corporais de uma criança

This study investigates the Repetition of movements shown in a stereotypical case of a child three years old. In line with the psychoanalysis model of search, this work presents fragments of the clinic process, the locus for the observation of repetitive, ritualized and choreographically movements of this child who used not to speak. The contrast between their movements and the issuance of a word verbalized at the end of the treatment caused the following question: repetition in this child production would be a reproduction of the same or would be directing for the difference? In the psychiatric speech, the stereotypes are listed as diagnostic criteria for certain mental disorders. In the psychoanalysis studies a question about the psych nature of ritualistic gestures apparently without purpose or direction is included. Thus, the route followed was the reading of the theoretical concept of repetition in the psychoanalytic works of S. Freud and J. Lacan. With Freud, the repetition is linked to the transfer and resistance. In that context, when it appears in act, in the place of the talk, it constitutes a particular way of remembering. But the existence of a force in the psychic apparatus that acts independent and involuntarily of the Principle of pleasure (the repetition compulsion) subsidizes the discovery of Freudian pulsion of death that is the tendency to return to itself. In the Lacan reading, the function of Repetition is magnified, as it fulfils two functions: the automaton - reminders of repetitive signs, and that the service of tiqué - the meeting of the subject with his lack constituent. In this sense, repetition is not simply a reproduction, but the search for new, the difference, caused by the lack of continuity that pushes the circuit. Finally, the clinic process and the theoretical readings made the comprehension of the child repetitive and choreographically movements and the pronouncement of a "good-bye", full of meaning. This repetitive scenario which is full of questions, by this very nature, insists in remains inconclusive