Applications of Formal Languages to Management of Manned and Unmanned Aircraft

En el futuro, la gestión del tráfico aéreo (ATM, del inglés air traffic management) requerirá un cambio de paradigma, de la gestión principalmente táctica de hoy, a las denominadas operaciones basadas en trayectoria. Un incremento en el nivel de automatización liberará al personal de ATM —controladores, tripulación, etc.— de muchas de las tareas que realizan hoy. Las personas seguirán siendo el elemento central en la gestión del tráfico aéreo del futuro, pero lo serán mediante la gestión y toma de decisiones. Se espera que estas dos mejoras traigan un incremento en la eficiencia de la gestión del tráfico aéreo que permita hacer frente al incremento previsto en la demanda de transporte aéreo. Para aplicar el concepto de operaciones basadas en trayectoria, el usuario del espacio aéreo (la aerolínea, piloto, u operador) y el proveedor del servicio de navegación aérea deben negociar las trayectorias mediante un proceso de toma de decisiones colaborativo. En esta negociación, es necesaria una forma adecuada de compartir dichas trayectorias. Compartir la trayectoria completa requeriría un gran ancho de banda, y la trayectoria compartida podría invalidarse si cambiase la predicción meteorológica. En su lugar, podría compartirse una descripción de la trayectoria independiente de las condiciones meteorológicas, de manera que la trayectoria real se pudiese calcular a partir de dicha descripción. Esta descripción de la trayectoria debería ser fácil de procesar usando un programa de ordenador —ya que parte del proceso de toma de decisiones estará automatizado—, pero también fácil de entender para un operador humano —que será el que supervise el proceso y tome las decisiones oportunas—. Esta tesis presenta una serie de lenguajes formales que pueden usarse para este propósito. Estos lenguajes proporcionan los medios para describir trayectorias de aviones durante todas las fases de vuelo, desde la maniobra de push-back (remolcado hasta la calle de rodaje), hasta la llegada a la terminal del aeropuerto de destino. También permiten describir trayectorias tanto de aeronaves tripuladas como no tripuladas, incluyendo aviones de ala fija y cuadricópteros. Algunos de estos lenguajes están estrechamente relacionados entre sí, y organizados en una jerarquía. Uno de los lenguajes fundamentales de esta jerarquía, llamado aircraft intent description language (AIDL), ya había sido desarrollado con anterioridad a esta tesis. Este lenguaje fue derivado de las ecuaciones del movimiento de los aviones de ala fija, y puede utilizarse para describir sin ambigüedad trayectorias de este tipo de aeronaves. Una variante de este lenguaje, denominada quadrotor AIDL (QR-AIDL), ha sido desarrollada en esta tesis para permitir describir trayectorias de cuadricópteros con el mismo nivel de detalle. Seguidamente, otro lenguaje, denominado intent composite description language (ICDL), se apoya en los dos lenguajes anteriores, ofreciendo más flexibilidad para describir algunas partes de la trayectoria y dejar otras sin especificar. El ICDL se usa para proporcionar descripciones genéricas de maniobras comunes, que después se particularizan y combinan para formar descripciones complejas de un vuelo. Otro lenguaje puede construirse a partir del ICDL, denominado flight intent description language (FIDL). El FIDL especifica requisitos de alto nivel sobre las trayectorias —incluyendo restricciones y objetivos—, pero puede utilizar características del ICDL para proporcionar niveles de detalle arbitrarios en las distintas partes de un vuelo. Tanto el ICDL como el FIDL han sido desarrollados en colaboración con Boeing Research & Technology Europe (BR&TE). También se ha desarrollado un lenguaje para definir misiones en las que interactúan varias aeronaves, el mission intent description language (MIDL). Este lenguaje se basa en el FIDL y mantiene todo su poder expresivo, a la vez que proporciona nuevas semánticas para describir tareas, restricciones y objetivos relacionados con la misión. En ATM, los movimientos de un avión en la superficie de aeropuerto también tienen que ser monitorizados y gestionados. Otro lenguaje formal ha sido diseñado con este propósito, llamado surface movement description language (SMDL). Este lenguaje no pertenece a la jerarquía de lenguajes descrita en el párrafo anterior, y se basa en las clearances (autorizaciones del controlador) utilizadas durante las operaciones en superficie de aeropuerto. También proporciona medios para expresar incertidumbre y posibilidad de cambios en las distintas partes de la trayectoria. Finalmente, esta tesis explora las aplicaciones de estos lenguajes a la predicción de trayectorias y a la planificación de misiones. El concepto de trajectory language processing engine (TLPE) se usa en ambas aplicaciones. Un TLPE es una función de ATM cuya principal entrada y salida se expresan en cualquiera de los lenguajes incluidos en la jerarquía descrita en esta tesis. El proceso de predicción de trayectorias puede definirse como una combinación de TLPEs, cada uno de los cuales realiza una pequeña sub-tarea. Se le ha dado especial importancia a uno de estos TLPEs, que se encarga de generar el perfil horizontal, vertical y de configuración de la trayectoria. En particular, esta tesis presenta un método novedoso para la generación del perfil vertical. El proceso de planificar una misión también se puede ver como un TLPE donde la entrada se expresa en MIDL y la salida consiste en cierto número de trayectorias —una por cada aeronave disponible— descritas utilizando FIDL. Se ha formulado este problema utilizando programación entera mixta. Además, dado que encontrar caminos óptimos entre distintos puntos es un problema fundamental en la planificación de misiones, también se propone un algoritmo de búsqueda de caminos. Este algoritmo permite calcular rápidamente caminos cuasi-óptimos que esquivan todos los obstáculos en un entorno urbano. Los diferentes lenguajes formales definidos en esta tesis pueden utilizarse como una especificación estándar para la difusión de información entre distintos actores de la gestión del tráfico aéreo. En conjunto, estos lenguajes permiten describir trayectorias con el nivel de detalle necesario en cada aplicación, y se pueden utilizar para aumentar el nivel de automatización explotando esta información utilizando sistemas de soporte a la toma de decisiones. La aplicación de estos lenguajes a algunas funciones básicas de estos sistemas, como la predicción de trayectorias, han sido analizadas. ABSTRACT Future air traffic management (ATM) will require a paradigm shift from today’s mainly tactical ATM to trajectory-based operations (TBOs). An increase in the level of automation will also relieve humans —air traffic control officers (ATCOs), flight crew, etc.— from many of the tasks they perform today. Humans will still be central in this future ATM, as decision-makers and managers. These two improvements (TBOs and increased automation) are expected to provide the increase in ATM performance that will allow coping with the expected increase in air transport demand. Under TBOs, trajectories are negotiated between the airspace user (an airline, pilot, or operator) and the air navigation service provider (ANSP) using a collaborative decision making (CDM) process. A suitable method for sharing aircraft trajectories is necessary for this negotiation. Sharing a whole trajectory would require a high amount of bandwidth, and the shared trajectory might become invalid if the weather forecast changed. Instead, a description of the trajectory, decoupled from the weather conditions, could be shared, so that the actual trajectory could be computed from this trajectory description. This trajectory description should be easy to process using a computing program —as some of the CDM processes will be automated— but also easy to understand for a human operator —who will be supervising the process and making decisions. This thesis presents a series of formal languages that can be used for this purpose. These languages provide the means to describe aircraft trajectories during all phases of flight, from push back to arrival at the gate. They can also describe trajectories of both manned and unmanned aircraft, including fixedwing and some rotary-wing aircraft (quadrotors). Some of these languages are tightly interrelated and organized in a language hierarchy. One of the key languages in this hierarchy, the aircraft intent description language (AIDL), had already been developed prior to this thesis. This language was derived from the equations of motion of fixed-wing aircraft, and can provide an unambiguous description of fixed-wing aircraft trajectories. A variant of this language, the quadrotor AIDL (QR-AIDL), is developed in this thesis to allow describing a quadrotor aircraft trajectory with the same level of detail. Then, the intent composite description language (ICDL) is built on top of these two languages, providing more flexibility to describe some parts of the trajectory while leaving others unspecified. The ICDL is used to provide generic descriptions of common aircraft manoeuvres, which can be particularized and combined to form complex descriptions of flight. Another language is built on top of the ICDL, the flight intent description language (FIDL). The FIDL specifies high-level requirements on trajectories —including constraints and objectives—, but can use features of the ICDL to provide arbitrary levels of detail in different parts of the flight. The ICDL and FIDL have been developed in collaboration with Boeing Research & Technology Europe (BR&TE). Also, the mission intent description language (MIDL) has been developed to allow describing missions involving multiple aircraft. This language is based on the FIDL and keeps all its expressive power, while it also provides new semantics for describing mission tasks, mission objectives, and constraints involving several aircraft. In ATM, the movement of aircraft while on the airport surface also has to be monitored and managed. Another formal language has been designed for this purpose, denoted surface movement description language (SMDL). This language does not belong to the language hierarchy described above, and it is based on the clearances used in airport surface operations. Means to express uncertainty and mutability of different parts of the trajectory are also provided. Finally, the applications of these languages to trajectory prediction and mission planning are explored in this thesis. The concept of trajectory language processing engine (TLPE) is used in these two applications. A TLPE is an ATM function whose main input and output are expressed in any of the languages in the hierarchy described in this thesis. A modular trajectory predictor is defined as a combination of multiple TLPEs, each of them performing a small subtask. Special attention is given to the TLPE that builds the horizontal, vertical, and configuration profiles of the trajectory. In particular, a novel method for the generation of the vertical profile is presented. The process of planning a mission can also be seen as a TLPE, where the main input is expressed in the MIDL and the output consists of a number of trajectory descriptions —one for each aircraft available in the mission— expressed in the FIDL. A mixed integer linear programming (MILP) formulation for the problem of assigning mission tasks to the available aircraft is provided. In addition, since finding optimal paths between locations is a key problem to mission planning, a novel path finding algorithm is presented. This algorithm can compute near-shortest paths avoiding all obstacles in an urban environment in very short times. The several formal languages described in this thesis can serve as a standard specification to share trajectory information among different actors in ATM. In combination, these languages can describe trajectories with the necessary level of detail for any application, and can be used to increase automation by exploiting this information using decision support tools (DSTs). Their applications to some basic functions of DSTs, such as trajectory prediction, have been analized.

Análisis de las herramientas ORCC y Vivado HLS para la Síntesis de Modelos de Flujo de Datos RVC-CAL

En este Proyecto Fin de Grado se ha realizado un estudio de cómo generar, a partir de modelos de flujo de datos en RVC-CAL (Reconfigurable Video Coding – CAL Actor Language), modelos VHDL (Versatile Hardware Description Language) mediante Vivado HLS (Vivado High Level Synthesis), incluida en las herramientas disponibles en Vivado de Xilinx. Una vez conseguido el modelo VHDL resultante, la intención es que mediante las herramientas de Xilinx se programe en una FPGA (Field Programmable Gate Array) o el dispositivo Zynq también desarrollado por Xilinx. RVC-CAL es un lenguaje de flujo de datos que describe la funcionalidad de bloques funcionales, denominados actores. Las funcionalidades que desarrolla un actor se definen como acciones, las cuales pueden ser diferentes en un mismo actor. Los actores pueden comunicarse entre sí y formar una red de actores o network. Con Vivado HLS podemos obtener un diseño VHDL a partir de un modelo en lenguaje C. Por lo que la generación de modelos en VHDL a partir de otros en RVC-CAL, requiere una fase previa en la que los modelos en RVC-CAL serán compilados para conseguir su equivalente en lenguaje C. El compilador ORCC (Open RVC-CAL Compiler) es la herramienta que nos permite lograr diseños en lenguaje C partiendo de modelos en RVC-CAL. ORCC no crea directamente el código ejecutable, sino que genera un código fuente disponible para ser compilado por otra herramienta, en el caso de este proyecto, el compilador GCC (Gnu C Compiler) de Linux. En resumen en este proyecto nos encontramos con tres puntos de estudio bien diferenciados, los cuales son: 1. Partimos de modelos de flujo de datos en RVC-CAL, los cuales son compilados por ORCC para alcanzar su traducción en lenguaje C. 2. Una vez conseguidos los diseños equivalentes en lenguaje C, son sintetizados en Vivado HLS para conseguir los modelos en VHDL. 3. Los modelos VHDL resultantes serian manipulados por las herramientas de Xilinx para producir el bitstream que sea programado en una FPGA o en el dispositivo Zynq. En el estudio del segundo punto, nos encontramos con una serie de elementos conflictivos que afectan a la síntesis en Vivado HLS de los diseños en lenguaje C generados por ORCC. Estos elementos están relacionados con la manera que se encuentra estructurada la especificación en C generada por ORCC y que Vivado HLS no puede soportar en determinados momentos de la síntesis. De esta manera se ha propuesto una transformación “manual” de los diseños generados por ORCC que afecto lo menos posible a los modelos originales para poder realizar la síntesis con Vivado HLS y crear el fichero VHDL correcto. De esta forma este documento se estructura siguiendo el modelo de un trabajo de investigación. En primer lugar, se exponen las motivaciones y objetivos que apoyan y se esperan lograr en este trabajo. Seguidamente, se pone de manifiesto un análisis del estado del arte de los elementos necesarios para el desarrollo del mismo, proporcionando los conceptos básicos para la correcta comprensión y estudio del documento. Se realiza una descripción de los lenguajes RVC-CAL y VHDL, además de una introducción de las herramientas ORCC y Vivado, analizando las bondades y características principales de ambas. Una vez conocido el comportamiento de ambas herramientas, se describen las soluciones desarrolladas en nuestro estudio de la síntesis de modelos en RVC-CAL, poniéndose de manifiesto los puntos conflictivos anteriormente señalados que Vivado HLS no puede soportar en la síntesis de los diseños en lenguaje C generados por el compilador ORCC. A continuación se presentan las soluciones propuestas a estos errores acontecidos durante la síntesis, con las cuales se pretende alcanzar una especificación en C más óptima para una correcta síntesis en Vivado HLS y alcanzar de esta forma los modelos VHDL adecuados. Por último, como resultado final de este trabajo se extraen un conjunto de conclusiones sobre todos los análisis y desarrollos acontecidos en el mismo. Al mismo tiempo se proponen una serie de líneas futuras de trabajo con las que se podría continuar el estudio y completar la investigación desarrollada en este documento. ABSTRACT. In this Project it has made a study of how to generate, from data flow models in RVC-CAL (Reconfigurable Video Coding - Actor CAL Language), VHDL models (Versatile Hardware Description Language) by Vivado HLS (Vivado High Level Synthesis), included in the tools available in Vivado of Xilinx. Once achieved the resulting VHDL model, the intention is that by the Xilinx tools programmed in FPGA or Zynq device also developed by Xilinx. RVC-CAL is a dataflow language that describes the functionality of functional blocks, called actors. The functionalities developed by an actor are defined as actions, which may be different in the same actor. Actors can communicate with each other and form a network of actors. With Vivado HLS we can get a VHDL design from a model in C. So the generation of models in VHDL from others in RVC-CAL requires a preliminary phase in which the models RVC-CAL will be compiled to get its equivalent in C. The compiler ORCC (Open RVC-CAL Compiler) is the tool that allows us to achieve designs in C language models based on RVC-CAL. ORCC not directly create the executable code but generates an available source code to be compiled by another tool, in the case of this project, the GCC compiler (GNU C Compiler) of Linux. In short, in this project we find three well-defined points of study, which are: 1. We start from data flow models in RVC-CAL, which are compiled by ORCC to achieve its translation in C. 2. Once you realize the equivalent designs in C, they are synthesized in Vivado HLS for VHDL models. 3. The resulting models VHDL would be manipulated by Xilinx tools to produce the bitstream that is programmed into an FPGA or Zynq device. In the study of the second point, we find a number of conflicting elements that affect the synthesis Vivado HLS designs in C generated by ORCC. These elements are related to the way it is structured specification in C generated ORCC and Vivado HLS cannot hold at certain times of the synthesis. Thus it has proposed a "manual" transformation of designs generated by ORCC that affected as little as possible to the original in order to perform the synthesis Vivado HLS and create the correct file VHDL models. Thus this document is structured along the lines of a research. First, the motivations and objectives that support and hope to reach in this work are presented. Then it shows an analysis the state of the art of the elements necessary for its development, providing the basics for a correct understanding and study of the document. A description of the RVC-CAL and VHDL languages is made, in addition an introduction of the ORCC and Vivado tools, analyzing the advantages and main features of both. Once you know the behavior of both tools, the solutions developed in our study of the synthesis of RVC-CAL models, introducing the conflicting points mentioned above are described that Vivado HLS cannot stand in the synthesis of design in C language generated by ORCC compiler. Below the proposed solutions to these errors occurred during synthesis, with which it is intended to achieve optimum C specification for proper synthesis Vivado HLS and thus create the appropriate VHDL models are presented. Finally, as the end result of this work a set of conclusions on all analyzes and developments occurred in the same are removed. At the same time a series of future lines of work which could continue to study and complete the research developed in this document are proposed.

O DÍZIMO COMO PRÁTICA COMUNITÁRIA E SOLIDÁRIA - UMA LEITURA HISTÓRICO-CRÍTICA DE DEUTERONÔMIO 14,22-29

A sociedade brasileira é confrontada com um verdadeiro mercado religioso, onde os bens simbólicos da salvação podem ser garantidos por meio de contribuições financeiras. A prática do dízimo faz parte deste debate e busca na leitura da Bíblia fundamentação teológica. Diversos textos bíblicos apresentam a questão do dízimo, revelando que não existe uma forma única de se lidar com o dízimo na Bíblia. Deuteronômio 14,22-29 é o ponto de partida da presente pesquisa, revelando uma prática do dízimo que busca fortalecer a liberdade e identidade do povo de Israel sustentada pela fé em Javé. A prática do dízimo em Deuteronômio é um ato comunitário dos camponeses que acontece a partir do poder local. O camponês come o dízimo que ele produziu. A cada três anos o camponês deposita o dízimo no portão da vila-cidade. Este dízimo será comido por grupos empobrecidos. Em Deuteronômio 14,22-29, a prática do dízimo é expressão da organização comunitária dos camponeses que se opõem à cobrança do dízimo como tributo. Em Deuteronômio 14,22-29, a prática do dízimo é expressão da organização comunitária para preservar a liberdade e garantir a autonomia dos camponeses.(AU)

O DÍZIMO COMO PRÁTICA COMUNITÁRIA E SOLIDÁRIA - UMA LEITURA HISTÓRICO-CRÍTICA DE DEUTERONÔMIO 14,22-29

A sociedade brasileira é confrontada com um verdadeiro mercado religioso, onde os bens simbólicos da salvação podem ser garantidos por meio de contribuições financeiras. A prática do dízimo faz parte deste debate e busca na leitura da Bíblia fundamentação teológica. Diversos textos bíblicos apresentam a questão do dízimo, revelando que não existe uma forma única de se lidar com o dízimo na Bíblia. Deuteronômio 14,22-29 é o ponto de partida da presente pesquisa, revelando uma prática do dízimo que busca fortalecer a liberdade e identidade do povo de Israel sustentada pela fé em Javé. A prática do dízimo em Deuteronômio é um ato comunitário dos camponeses que acontece a partir do poder local. O camponês come o dízimo que ele produziu. A cada três anos o camponês deposita o dízimo no portão da vila-cidade. Este dízimo será comido por grupos empobrecidos. Em Deuteronômio 14,22-29, a prática do dízimo é expressão da organização comunitária dos camponeses que se opõem à cobrança do dízimo como tributo. Em Deuteronômio 14,22-29, a prática do dízimo é expressão da organização comunitária para preservar a liberdade e garantir a autonomia dos camponeses.(AU)

UMA ECOLOGIA REFÉM DO PODER ECONÔMICO: Leitura exegética sócio-econômica de Deuteronômio 5,12-15

Com esse trabalho, visamos discutir a tentativa de estabelecer um equilíbrio entre o ser humano e natureza na área rural de Judá, pouco antes do reinado de Josias (640-609 a.C.). Nesse caso, pode-se perguntar: seria o mandamento de Deuteronômio 5,12-15 um discurso ecológico? A partir dos estudos de Frank Crüsemann e Haroldo Reimer se admite que partes das leis veterotestamentárias eram destinadas ao assim chamado grupo povo da terra de Judá, visando à manutenção de seu poder. O grupo teria assumido a liderança em Judá mediante um golpe político e, articulando-se, desde então, numa política de aliança para se conservar no poder, mesmo não o assumindo diretamente. Nesse contexto de política de alianças deve-se procurar a implementação do mandamento de Deuteronômio 5,12-15. Ele teria sido escrito por anciãos, um grupo junto ao qual o povo da terra teria se aliado para que ordenassem sentenças jurídicas para a acomodação social. Nesse caso, inicialmente o portão da cidade, espaço oficial para discussões, reclamações e propostas de intermediações, deve ter sido o lugar de elaboração de sentenças jurídicas sobre a utilização de técnicas na agricultura. Sendo elas posteriormente levadas ao tribunal do templo para passar pelas mãos dos sacerdotes, outro braço da coalizão. O uso dos animais de porte, cujo peso prejudicava as pequenas propriedades de terra de Judá, deve ter sido um motivo de incessantes conflitos entre pequenos e grandes proprietários de terra. Ressaltamos assim que apenas os homens mais abastados de Judá tinham acesso a esses animais. Esta solução, segundo se entende, liga o rodízio de culturas ao descanso do campo pertencente ao povo da terra de Judá. Liga-se o termo sábado com a vida da elite rural judaíta do período do reinado de Josias. Uma saída encontrada pelas elites de Judá, a qual nos leva a ponderar uma situação similar que ocorre na América Latina, diante da globalização. Se o texto Deuteronômio 5,12-15 é uma ponderação das elites hegemônicas de Judá que buscam o equilíbrio entre ser o humano e a natureza (ecologia), o discurso ecológico contemporâneo poderá ter neste texto um importante interlocutor. Esse discurso pode ocultar interesses econômicos, completamente diferentes, pois se trata de uma estratégia dominadora e não libertadora, objetivando-se, sobretudo, a reprodução social. O Brasil e os demais países da América Latina vêm sofrendo, há algum tempo, com essa distância entre a elite e o resto da sociedade. Nossas elites utilizam-se, há tempos, do discurso ecológico para se manterem no poder dessas sociedades. Por exemplo, vemos nos noticiários uma quantidade de programas e manchetes ligadas à destruição da natureza. Isso é interessante porque, após terem eles mesmo destruído a natureza, passam agora a defendê-la; controlando as reservas naturais, garantindo sua produtividade e seu status quo no sistema econômico atual.(AU)

UMA ECOLOGIA REFÉM DO PODER ECONÔMICO: Leitura exegética sócio-econômica de Deuteronômio 5,12-15

Com esse trabalho, visamos discutir a tentativa de estabelecer um equilíbrio entre o ser humano e natureza na área rural de Judá, pouco antes do reinado de Josias (640-609 a.C.). Nesse caso, pode-se perguntar: seria o mandamento de Deuteronômio 5,12-15 um discurso ecológico? A partir dos estudos de Frank Crüsemann e Haroldo Reimer se admite que partes das leis veterotestamentárias eram destinadas ao assim chamado grupo povo da terra de Judá, visando à manutenção de seu poder. O grupo teria assumido a liderança em Judá mediante um golpe político e, articulando-se, desde então, numa política de aliança para se conservar no poder, mesmo não o assumindo diretamente. Nesse contexto de política de alianças deve-se procurar a implementação do mandamento de Deuteronômio 5,12-15. Ele teria sido escrito por anciãos, um grupo junto ao qual o povo da terra teria se aliado para que ordenassem sentenças jurídicas para a acomodação social. Nesse caso, inicialmente o portão da cidade, espaço oficial para discussões, reclamações e propostas de intermediações, deve ter sido o lugar de elaboração de sentenças jurídicas sobre a utilização de técnicas na agricultura. Sendo elas posteriormente levadas ao tribunal do templo para passar pelas mãos dos sacerdotes, outro braço da coalizão. O uso dos animais de porte, cujo peso prejudicava as pequenas propriedades de terra de Judá, deve ter sido um motivo de incessantes conflitos entre pequenos e grandes proprietários de terra. Ressaltamos assim que apenas os homens mais abastados de Judá tinham acesso a esses animais. Esta solução, segundo se entende, liga o rodízio de culturas ao descanso do campo pertencente ao povo da terra de Judá. Liga-se o termo sábado com a vida da elite rural judaíta do período do reinado de Josias. Uma saída encontrada pelas elites de Judá, a qual nos leva a ponderar uma situação similar que ocorre na América Latina, diante da globalização. Se o texto Deuteronômio 5,12-15 é uma ponderação das elites hegemônicas de Judá que buscam o equilíbrio entre ser o humano e a natureza (ecologia), o discurso ecológico contemporâneo poderá ter neste texto um importante interlocutor. Esse discurso pode ocultar interesses econômicos, completamente diferentes, pois se trata de uma estratégia dominadora e não libertadora, objetivando-se, sobretudo, a reprodução social. O Brasil e os demais países da América Latina vêm sofrendo, há algum tempo, com essa distância entre a elite e o resto da sociedade. Nossas elites utilizam-se, há tempos, do discurso ecológico para se manterem no poder dessas sociedades. Por exemplo, vemos nos noticiários uma quantidade de programas e manchetes ligadas à destruição da natureza. Isso é interessante porque, após terem eles mesmo destruído a natureza, passam agora a defendê-la; controlando as reservas naturais, garantindo sua produtividade e seu status quo no sistema econômico atual.(AU)

AIDS NA REDE: UMA ABORDAGEM COMUNICACIONAL

O presente trabalho tem como objetivo geral investigar se um grupo de universitários da cidade de São Paulo tem comportamento sexual de risco em relação ao HIV, qual é o conhecimento que o grupo tem sobre HIV/AIDS e quais são as suas dúvidas mais freqüentes sobre o assunto. Além disso, tem como objetivo específico averiguar se o grupo usa a Internet para esclarecer suas dúvidas, quais as estratégias de busca utiliza e se considera que a informação obtida é confiável. Trata-se, portanto, de uma pesquisa exploratória e descritiva, de caráter qualitativo. Como instrumento de campo, construímos um questionário digital de coleta de dados, aplicado pela pesquisadora, usando um computador portátil tipo notebook a 400 estudantes na entrada de quatro unidades de ensino superior da cidade de São Paulo, sendo 100 informantes em cada uma e sendo cada unidade em uma região: Norte, Sul, Leste e Oeste. Além disso, temos ainda o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido TCLEconforme determina a Resolução do Conselho Nacional de Saúde CNS 196/96. Para processar e analisar os dados e proceder ao cruzamento das variáveis foram usados procedimentos quantitativos. Para contextualizar nosso objeto, lançou-se um olhar sobre o panorama histórico da Comunicação e Saúde que se articula com a orientação metodológica da pesquisa bibliográfica e documental.

AIDS NA REDE: UMA ABORDAGEM COMUNICACIONAL

O presente trabalho tem como objetivo geral investigar se um grupo de universitários da cidade de São Paulo tem comportamento sexual de risco em relação ao HIV, qual é o conhecimento que o grupo tem sobre HIV/AIDS e quais são as suas dúvidas mais freqüentes sobre o assunto. Além disso, tem como objetivo específico averiguar se o grupo usa a Internet para esclarecer suas dúvidas, quais as estratégias de busca utiliza e se considera que a informação obtida é confiável. Trata-se, portanto, de uma pesquisa exploratória e descritiva, de caráter qualitativo. Como instrumento de campo, construímos um questionário digital de coleta de dados, aplicado pela pesquisadora, usando um computador portátil tipo notebook a 400 estudantes na entrada de quatro unidades de ensino superior da cidade de São Paulo, sendo 100 informantes em cada uma e sendo cada unidade em uma região: Norte, Sul, Leste e Oeste. Além disso, temos ainda o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido TCLEconforme determina a Resolução do Conselho Nacional de Saúde CNS 196/96. Para processar e analisar os dados e proceder ao cruzamento das variáveis foram usados procedimentos quantitativos. Para contextualizar nosso objeto, lançou-se um olhar sobre o panorama histórico da Comunicação e Saúde que se articula com a orientação metodológica da pesquisa bibliográfica e documental.

Calcium block of Na+ channels and its effect on closing rate

Calcium ion transiently blocks Na+ channels, and it shortens the time course for closing of their activation gates. We examined the relation between block and closing kinetics by using the Na+ channels natively expressed in GH3 cells, a clonal line of rat pituitary cells. To simplify analysis, inactivation of the Na+ channels was destroyed by including papain in the internal medium. All divalent cations tested, and trivalent La3+, blocked a progressively larger fraction of the channels as their concentration increased, and they accelerated the closing of the Na+ channel activation gate. For calcium, the most extensively studied cation, there is an approximately linear relation between the fraction of the channels that are calcium-blocked and the closing rate. Extrapolation of the data to very low calcium suggests that closing rate is near zero when there is no block. Analysis shows that, almost with certainty, the channels can close when occupied by calcium. The analysis further suggests that the channels close preferentially or exclusively from the calcium-blocked state.

Distinguishing surface effects of calcium ion from pore-occupancy effects in Na+ channels

The effects of calcium ion on the Na+ activation gate were studied in squid giant axons. Saxitoxin (STX) was used to block ion entry into Na+ channels without hindering access to the membrane surface, making it possible to distinguish surface effects of calcium from pore-occupancy effects. In the presence of STX, gating kinetics were measured from gating current (Ig). The kinetic effects of external calcium concentration changes were small when STX was present. In the absence of STX, lowering the calcium concentration (from 100 to 10 mM) slowed the closing of Na+ channels (measured from INa tails) by more than a factor of 2. Surprisingly, the voltage sensitivity of closing kinetics changed with calcium concentration, and it was modified by STX. Voltage sensitivity apparently depends in part on the ability of calcium to enter and block the channels as voltage is driven negative. In external medium with no added calcium, INa tail current initially increases in amplitude severalfold with the relief of calcium block, then progressively slows and gets smaller, as calcium diffuses out of the layers investing the axon. INa tails seen just before the current disappears suggest that closing in the absence of channel block is very slow or does not occur. INa amplitude and kinetics are completely restored when calcium is returned. The results strongly suggest that calcium occupancy is a requirement for channel closing and that nonoccupied channels fold reversibly into a nonfunctional conformation.

Topoisomerase II-mediated site-directed alkylation of DNA by psorospermin and its use in mapping other topoisomerase II poison binding sites

Psorospermin is a plant natural product that shows significant in vivo activity against P388 mouse leukemia. The molecular basis for this selectivity is unknown, although psorospermin has been demonstrated to intercalate into DNA and alkylate N7 of guanine. Significantly, the alkylation reactivity of psorospermin at specific sites on DNA increased 25-fold in the presence of topoisomerase II. In addition, psorospermin trapped the topoisomerase II-cleaved complex formation at the same site. These results imply that the efficacy of psorospermin is related to its interaction with the topoisomerase II–DNA complex. Because thermal treatment of (N7 guanine)–DNA adducts leads to DNA strand breakage, we were able to determine the site of alkylation of psorospermin within the topoisomerase II gate site and infer that intercalation takes place at the gate site between base pairs at the +1 and +2 positions. These results provide not only additional mechanistic information on the mode of action of the anticancer agent psorospermin but also structural insights into the design of an additional class of topoisomerase II poisons. Because the alkylation site for psorospermin in the presence of topoisomerase II can be assigned unambiguously and the intercalation site inferred, this drug is a useful probe for other topoisomerase poisons where the sites for interaction are less well defined.

KATP channel inhibition by ATP requires distinct functional domains of the cytoplasmic C terminus of the pore-forming subunit

ATP-sensitive potassium (“KATP”) channels are rapidly inhibited by intracellular ATP. This inhibition plays a crucial role in the coupling of electrical activity to energy metabolism in a variety of cells. The KATP channel is formed from four each of a sulfonylurea receptor (SUR) regulatory subunit and an inwardly rectifying potassium (Kir6.2) pore-forming subunit. We used systematic chimeric and point mutagenesis, combined with patch-clamp recording, to investigate the molecular basis of ATP-dependent inhibition gating of mouse pancreatic β cell KATP channels expressed in Xenopus oocytes. We identified distinct functional domains of the presumed cytoplasmic C-terminal segment of the Kir6.2 subunit that play an important role in this inhibition. Our results suggest that one domain is associated with inhibitory ATP binding and another with gate closure.

Regeneration of broken tip links and restoration of mechanical transduction in hair cells

A hair cell’s tip links are thought to gate mechanoelectrical transduction channels. The susceptibility of tip links to acoustic trauma raises questions as to whether these fragile structures can be regenerated. We broke tip links with the calcium chelator 1,2-bis(O-aminophenoxy)ethane-N,N,N′,N′-tetraacetic acid and found that they can regenerate, albeit imperfectly, over several hours. The time course of tip-link regeneration suggests that this process may underlie recovery from temporary threshold shifts induced by noise exposure. Cycloheximide does not block tip-link regeneration, indicating that new protein synthesis is not required. The calcium ionophore ionomycin prevents regeneration, suggesting regeneration normally may be stimulated by the reduction in stereociliary Ca2+ when gating springs rupture and transduction channels close. Supporting the equivalence of tip links with gating springs, mechanoelectrical transduction returns over the same time period as tip links; strikingly, adaptation is substantially reduced, even 24 hr after breaking tip links.

Regulation of CFTR Cl− channel gating by ATP binding and hydrolysis

Opening and closing of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) Cl− channel is regulated by the interaction of ATP with its two cytoplasmic nucleotide-binding domains (NBD). Although ATP hydrolysis by the NBDs is required for normal gating, the influence of ATP binding versus hydrolysis on specific steps in the gating cycle remains uncertain. Earlier work showed that the absence of Mg2+ prevents hydrolysis. We found that even in the absence of Mg2+, ATP could support channel activity, albeit at a reduced level compared with the presence of Mg2+. Application of ATP with a divalent cation, including the poorly hydrolyzed CaATP complex, increased the rate of opening. Moreover, in CFTR variants with mutations that disrupt hydrolysis, ATP alone opened the channel and Mg2+ further enhanced ATP-dependent opening. These data suggest that ATP alone can open the channel and that divalent cations increase ATP binding. Consistent with this conclusion, when we mutated an aspartate thought to bind Mg2+, divalent cations failed to increase activity compared with ATP alone. Two observations suggested that divalent cations also stabilize the open state. In wild-type CFTR, CaATP generated a long duration open state, whereas ATP alone did not. With a CFTR variant in which hydrolysis was disrupted, MgATP, but not ATP alone, produced long openings. These results suggest a gating cycle for CFTR in which ATP binding opens the channel and either hydrolysis or dissociation leads to channel closure. In addition, the data suggest that ATP binding and hydrolysis by either NBD can gate the channel.

Point mutant mice with hypersensitive α4 nicotinic receptors show dopaminergic deficits and increased anxiety

Knock-in mice were generated that harbored a leucine-to-serine mutation in the α4 nicotinic receptor near the gate in the channel pore. Mice with intact expression of this hypersensitive receptor display dominant neonatal lethality. These mice have a severe deficit of dopaminergic neurons in the substantia nigra, possibly because the hypersensitive receptors are continuously activated by normal extracellular choline concentrations. A strain that retains the neo selection cassette in an intron has reduced expression of the hypersensitive receptor and is viable and fertile. The viable mice display increased anxiety, poor motor learning, excessive ambulation that is eliminated by very low levels of nicotine, and a reduction of nigrostriatal dopaminergic function upon aging. These knock-in mice provide useful insights into the pathophysiology of sustained nicotinic receptor activation and may provide a model for Parkinson's disease.