Origens da interioridade: autoconhecimento e externalismo

O objetivo da tese é investigar a constituição da interioridade a partir de uma abordagem externalista. Os processos pelos quais o autoconhecimento é constituído são considerados como estando associados ao desenvolvimento da perspectiva da primeira pessoa. Adotar uma perspectiva de primeira pessoa é tornar-se capaz de fazer referência a si mesmo e conhecer seus próprios estados mentais e corporais. A autoconsciência e o autoconhecimento foram tradicionalmente subsumidos à idéia de Descartes da autoridade da primeira pessoa. Segundo a tese cartesiana, teríamos acesso privilegiado e não-empírico aos nossos estados mentais que se expressaria por meio de um conhecimento. A tese central do externalismo afirma, ao contrário, que o conteúdo dos estados mentais é constituído, em parte, pelas relações com o ambiente. A adoção da tese externalista coloca em dúvida a suposição cartesiana de que temos acesso privilegiado aos conteúdos de nossos pensamentos, restringindo, assim, a autoridade da primeira pessoa. O externalismo perceptivo de Davidson, por exemplo, oferece uma solução ternária eu-intérprete-mundo para as origens do autoconhecimento. A tese de Davidson é apresentada como reconciliando o autoconhecimento e as idéias centrais do externalismo. São apresentados dois modelos da gênese externa do eu:1) os modelos ecológicos que propõem um desenvolvimento do sentido de eu como uma função das interações do eu com o ambiente; 2) o modelo psicológico de Winnicott que propõe a emergência do sentido de eu a partir de uma relação ternária entre o eu, os outros e os objetos transicionais. Defendemos a tese de que o modelo psicológico de Winnicott é o mais adequado para descrever a conceitualização epistemológica de Davidson das origens externalistas do autoconhecimento.

Síntese de árvores de padrões Fuzzy através de Programação Genética Cartesiana.

Esta dissertação apresenta um sistema de indução de classificadores fuzzy. Ao invés de utilizar a abordagem tradicional de sistemas fuzzy baseados em regras, foi utilizado o modelo de Árvore de Padrões Fuzzy(APF), que é um modelo hierárquico, com uma estrutura baseada em árvores que possuem como nós internos operadores lógicos fuzzy e as folhas são compostas pela associação de termos fuzzy com os atributos de entrada. O classificador foi obtido sintetizando uma árvore para cada classe, esta árvore será uma descrição lógica da classe o que permite analisar e interpretar como é feita a classificação. O método de aprendizado originalmente concebido para a APF foi substituído pela Programação Genética Cartesiana com o intuito de explorar melhor o espaço de busca. O classificador APF foi comparado com as Máquinas de Vetores de Suporte, K-Vizinhos mais próximos, florestas aleatórias e outros métodos Fuzzy-Genéticos em diversas bases de dados do UCI Machine Learning Repository e observou-se que o classificador APF apresenta resultados competitivos. Ele também foi comparado com o método de aprendizado original e obteve resultados comparáveis com árvores mais compactas e com um menor número de avaliações.

Aplicação da equação de Poisson-Boltzmann modificada em sistemas biológicos: análise da partição iônica em um eritrócito

Neste trabalho, a partição iônica e o potencial de membrana em um eritrócito são analisados via equação de Poisson-Boltzmann modificada, considerando as interações não eletrostáticas presentes entre os íons e macromoléculas, assim como, o potencial β. Este potencial é atribuído à diferença de potencial químico de referência entre os meios intracelular e extracelular e ao transporte ativo de íons. O potencial de Gibbs-Donnan via equação de Poisson-Boltzmann na presença de carga fixa em um sistema contendo uma membrana semipermeável também é estudado. O método de aproximação paraboloide em elementos finitos em um sistema estacionário e unidimensionalé aplicado para resolver a equação de Poisson-Boltzmann em coordenadas cartesianas e esféricas. O parâmetro de dispersão relativo às interações não eletrostáticas écalculado via teoria de Lifshitz. Os resultados em relação ao potencial de Gibbs-Donnan mostram-se adequados, podendo ser calculado pela equação de Poisson-Boltzmann. No sistema contendo um eritrócito, quando o potencial β é considerado igual a zero, não se verifica a diferença iônica observada experimentalmente entre os meios intracelular e extracelular. Dessa forma, os potenciais não eletrostáticos calculados via teoria de Lifshitz têm apenas uma pequena influência no que se refere à alta concentração de íon K+ no meio intracelular em relação ao íon Na+

Condições de contorno tipo albedo para cálculos globais de reatores nucleares com o modelo de dois grupos de energia na formulação de transporte SN em geometria bidimensional cartesiana

Os eventos de fissão nuclear, resultados da interação dos nêutrons com os núcleos dos átomos do meio hospedeiro multiplicativo, não estão presentes em algumas regiões dos reatores nucleares, e.g., moderador, refletor, e meios estruturais. Nesses domínios espaciais não há geração de potência nuclear térmica e, além disso, comprometem a eficiência computacional dos cálculos globais de reatores nucleares. Propomos nesta tese uma estratégia visando a aumentar a eficiência computacional dessas simulações eliminando os cálculos numéricos explícitos no interior das regiões não-multiplicativas (baffle e refletor) em torno do núcleo ativo. Apresentamos algumas modelagens e discutimos a eficiência da aplicação dessas condições de contorno aproximadas tipo albedo para uma e duas regiões nãomultiplicativas, na formulação de ordenadas discretas (SN) para problemas de autovalor a dois grupos de energia em geometria bidimensional cartesiana. A denominação Albedo, palavra de origem latina para alvura, foi originalmente definida como a fração da luz incidente que é refletida difusamente por uma superfície. Esta denominação latina permaneceu como o termo científico usual em astronomia e, nesta tese, este conceito é estendido para reflexão de nêutrons. Estas condições de contorno tipo albedo SN não-convencional substituem aproximadamente as regiões de baffle e refletor no em torno do núcleo ativo do reator, desprezando os termos de fuga transversal no interior dessas regiões. Se o problema, em particular, não possui termos de fuga transversal, i.e., trata-se de um problema unidimensional, então as condições de contorno albedo, como propostas nesta tese, são exatas. Por eficiência computacional entende-se a análise da precisão dos resultados numéricos em comparação com o tempo de execução computacional de cada simulação de um dado problema-modelo. Resultados numéricos considerando dois problemas-modelo com de simetria são considerados para ilustrar esta análise de eficiência.

A new Lagrangian-Eulerian shell-fluid coupling algorithm based on level sets

We propose a computational method for the coupled simulation of a compressible flow interacting with a thin-shell structure undergoing large deformations. An Eulerian finite volume formulation is adopted for the fluid and a Lagrangian formulation based on subdivision finite elements is adopted for the shell response. The coupling between the fluid and the solid response is achieved via a novel approach based on level sets. The basic approach furnishes a general algorithm for coupling Lagrangian shell solvers with Cartesian grid based Eulerian fluid solvers. The efficiency and robustness of the proposed approach is demonstrated with a airbag deployment simulation. It bears emphasis that in the proposed approach the solid and the fluid components as well as their coupled interaction are considered in full detail and modeled with an equivalent level of fidelity without any oversimplifying assumptions or bias towards a particular physical aspect of the problem.

Towards topology-free optimization - An application to turbine internal cooling geometries

The application of automated design optimization to real-world, complex geometry problems is a significant challenge - especially if the topology is not known a priori like in turbine internal cooling. The long term goal of our work is to focus on an end-to-end integration of the whole CFD Process, from solid model through meshing, solving and post-processing to enable this type of design optimization to become viable & practical. In recent papers we have reported the integration of a Level Set based geometry kernel with an octree-based cut- Cartesian mesh generator, RANS flow solver, post-processing & geometry editing all within a single piece of software - and all implemented in parallel with commodity PC clusters as the target. The cut-cells which characterize the approach are eliminated by exporting a body-conformal mesh guided by the underpinning Level Set. This paper extends this work still further with a simple scoping study showing how the basic functionality can be scripted & automated and then used as the basis for automated optimization of a generic gas turbine cooling geometry. Copyright © 2008 by W.N.Dawes.

A practical demonstration of scalable, parallel mesh generation

Cambridge Flow Solutions Ltd, Compass House, Vision Park, Cambridge, CB4 9AD, UK Real-world simulation challenges are getting bigger: virtual aero-engines with multistage blade rows coupled with their secondary air systems & with fully featured geometry; environmental flows at meta-scales over resolved cities; synthetic battlefields. It is clear that the future of simulation is scalable, end-to-end parallelism. To address these challenges we have reported in a sequence of papers a series of inherently parallel building blocks based on the integration of a Level Set based geometry kernel with an octree-based cut-Cartesian mesh generator, RANS flow solver, post-processing and geometry management & editing. The cut-cells which characterize the approach are eliminated by exporting a body-conformal mesh driven by the underpinning Level Set and managed by mesh quality optimization algorithms; this permits third party flow solvers to be deployed. This paper continues this sequence by reporting & demonstrating two main novelties: variable depth volume mesh refinement enabling variable surface mesh refinement and a radical rework of the mesh generation into a bottom-up system based on Space Filling Curves. Also reported are the associated extensions to body-conformal mesh export. Everything is implemented in a scalable, parallel manner. As a practical demonstration, meshes of guaranteed quality are generated for a fully resolved, generic aircraft carrier geometry, a cooled disc brake assembly and a B747 in landing configuration. Copyright © 2009 by W.N.Dawes.

Using Level Sets as the basis for a scalable, parallel geometry engine and mesh generation system

The background to this review paper is research we have performed over recent years aimed at developing a simulation system capable of handling large scale, real world applications implemented in an end-to-end parallel, scalable manner. The particular focus of this paper is the use of a Level Set solid modeling geometry kernel within this parallel framework to enable automated design optimization without topological restrictions and on geometries of arbitrary complexity. Also described is another interesting application of Level Sets: their use in guiding the export of a body-conformal mesh from our basic cut-Cartesian background octree - mesh - this permits third party flow solvers to be deployed. As a practical demonstrations meshes of guaranteed quality are generated and flow-solved for a B747 in full landing configuration and an automated optimization is performed on a cooled turbine tip geometry. Copyright © 2009 by W.N.Dawes.

Generation of conjugate meshes for complex geometries for coupled multi-physics simulations

Over recent years we have developed and published research aimed at producing a meshing, geometry editing and simulation system capable of handling large scale, real world applications and implemented in an end-to-end parallel, scalable manner. The particular focus of this paper is the extension of this meshing system to include conjugate meshes for multi-physics simulations. Two contrasting applications are presented: export of a body-conformal mesh to drive a commercial, third-party simulation system; and direct use of the cut-Cartesian octree mesh with a single, integrated, close-coupled multi-physics simulation system. Copyright © 2010 by W.N.Dawes.

Immersed Boundary Method for generalised finite volume and finite difference Navier-Stokes solvers

In Immersed Boundary Methods (IBM) the effect of complex geometries is introduced through the forces added in the Navier-Stokes solver at the grid points in the vicinity of the immersed boundaries. Most of the methods in the literature have been used with Cartesian grids. Moreover many of the methods developed in the literature do not satisfy some basic conservation properties (the conservation of torque, for instance) on non-uniform meshes. In this paper we will follow the RKPM method originated by Liu et al. [1] to build locally regularized functions that verify a number of integral conditions. These local approximants will be used both for interpolating the velocity field and for spreading the singular force field in the framework of a pressure correction scheme for the incompressible Navier-Stokes equations. We will also demonstrate the robustness and effectiveness of the scheme through various examples. Copyright © 2010 by ASME.

Subdivision-stabilised immersed b-spline finite elements for moving boundary flows

An immersed finite element method is presented to compute flows with complex moving boundaries on a fixed Cartesian grid. The viscous, incompressible fluid flow equations are discretized with b-spline basis functions. The two-scale relation for b-splines is used to implement an elegant and efficient technique to satisfy the LBB condition. On non-grid-aligned fluid domains and at moving boundaries, the boundary conditions are enforced with a consistent penalty method as originally proposed by Nitsche. In addition, a special extrapolation technique is employed to prevent the loss of numerical stability in presence of arbitrarily small cut-cells. The versatility and accuracy of the proposed approach is demonstrated by means of convergence studies and comparisons with previous experimental and computational investigations.

A new approach to the analytical and numerical form-finding of tensegrity structures

We develop a new formulation for the form-finding of tensegrity structures in which the primary variables are the Cartesian components of element lengths. Both an analytical and a numerical implementation of the formulation are described; each require a description of the connectivity of the tensegrity, with the iterative numerical method also requiring a random starting vector of member force densities. The analytical and numerical form-finding of tensegrity structures is demonstrated through six examples, and the results obtained are compared and contrasted with those available in the literature to verify the accuracy and viability of the suggested methods. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A fixed-grid b-spline finite element technique for fluid-structure interaction

We present a fixed-grid finite element technique for fluid-structure interaction problems involving incompressible viscous flows and thin structures. The flow equations are discretised with isoparametric b-spline basis functions defined on a logically Cartesian grid. In addition, the previously proposed subdivision-stabilisation technique is used to ensure inf-sup stability. The beam equations are discretised with b-splines and the shell equations with subdivision basis functions, both leading to a rotation-free formulation. The interface conditions between the fluid and the structure are enforced with the Nitsche technique. The resulting coupled system of equations is solved with a Dirichlet-Robin partitioning scheme, and the fluid equations are solved with a pressure-correction method. Auxiliary techniques employed for improving numerical robustness include the level-set based implicit representation of the structure interface on the fluid grid, a cut-cell integration algorithm based on marching tetrahedra and the conservative data transfer between the fluid and structure discretisations. A number of verification and validation examples, primarily motivated by animal locomotion in air or water, demonstrate the robustness and efficiency of our approach. © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

An augmented method for free boundary problems with moving contact lines

An augmented immersed interface method (IIM) is proposed for simulating one-phase moving contact line problems in which a liquid drop spreads or recoils on a solid substrate. While the present two-dimensional mathematical model is a free boundary problem, in our new numerical method, the fluid domain enclosed by the free boundary is embedded into a rectangular one so that the problem can be solved by a regular Cartesian grid method. We introduce an augmented variable along the free boundary so that the stress balancing boundary condition is satisfied. A hybrid time discretization is used in the projection method for better stability. The resultant Helmholtz/Poisson equations with interfaces then are solved by the IIM in an efficient way. Several numerical tests including an accuracy check, and the spreading and recoiling processes of a liquid drop are presented in detail. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Theoretical and experimental research on time-optimal trajectory planning and control of industrial robots

提出了一种用于工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的新方法，它可以确保在关节位移、速度、加速度以及二阶加速度边界值的约束下，机器人手部沿笛卡尔空间中规定路径运动的时间阳短。在这种方法中，所规划的关节轨迹都采用二次多项式加余弦函数的形式，不仅可以保证各关节运动的位移、速度 、加速度连续而且还可以保证各关节运动的二阶加速度连续。采用这种方法，既可以提高机器人的工作效率又可以延长机器人的工作寿命以PUMA560机器人为对象进行了计算机仿真和机器人实验，结果表明这种方法是正确的有效的。它为工业机器人在非线性运动学约束条件下的时间最优轨迹规划及控制问题提供了一种较好的解决方案。