Influence-based motion planning algorithms for games

In games, motion planning has to do with the motion of non-player characters (NPCs) from one place to another in the game world. In today’s video games there are two major approaches for motion planning, namely, path-finding and influence fields. Path-finding algorithms deal with the problem of finding a path in a weighted search graph, whose nodes represent locations of a game world, and in which the connections among nodes (edges) have an associated cost/weight. In video games, the most employed pathfinders are A* and its variants, namely, Dijkstra’s algorithm and best-first search. As further will be addressed in detail, the former pathfinders cannot simulate or mimic the natural movement of humans, which is usually without discontinuities, i.e., smooth, even when there are sudden changes in direction. Additionally, there is another problem with the former pathfinders, namely, their lack of adaptivity when changes to the environment occur. Therefore, such pathfinders are not adaptive, i.e., they cannot handle with search graph modifications during path search as a consequence of an event that happened in the game (e.g., when a bridge connecting two graph nodes is destroyed by a missile). On the other hand, influence fields are a motion planning technique that does not suffer from the two problems above, i.e., they can provide smooth human-like movement and are adaptive. As seen further ahead, we will resort to a differentiable real function to represent the influence field associated with a game map as a summation of functions equally differentiable, each associated to a repeller or an attractor. The differentiability ensures that there are no abrupt changes in the influence field, consequently, the movement of any NPC will be smooth, regardless if the NPC walks in the game world in the growing sense of the function or not. Thus, it is enough to have a spline curve that interpolates the path nodes to mimic the smooth human-like movement. Moreover, given the nature of the differentiable real functions that represent an influence field, the removal or addition of a repeller/attractor (as the result of the destruction or the construction of a bridge) does not alter the differentiability of the global function associated with the map of a game. That is to say that, an influence field is adaptive, in that it adapts to changes in the virtual world during the gameplay. In spite of being able to solve the two problems of pathfinders, an influence field may still have local extrema, which, if reached, will prevent an NPC from fleeing from that location. The local extremum problem never occurs in pathfinders because the goal node is the sole global minimum of the cost function. Therefore, by conjugating the cost function with the influence function, the NPC will never be detained at any local extremum of the influence function, because the minimization of the cost function ensures that it will always walk in the direction of the goal node. That is, the conjugation between pathfinders and influence fields results in movement planning algorithms which, simultaneously, solve the problems of pathfinders and influence fields. As will be demonstrated throughout this thesis, it is possible to combine influence fields and A*, Dijkstra’s, and best-first search algorithms, so that we get hybrid algorithms that are adaptive. Besides, these algorithms can generate smooth paths that resemble the ones traveled by human beings, though path smoothness is not the main focus of this thesis. Nevertheless, it is not always possible to perform this conjugation between influence fields and pathfinders; an example of such a pathfinder is the fringe search algorithm, as well as the new pathfinder which is proposed in this thesis, designated as best neighbor first search.Em jogos de vídeo, o planeamento de movimento tem que ver com o movimento de NPCs (“Non-Player Characters”, do inglês) de um lugar para outro do mundo virtual de um jogo. Existem duas abordagens principais para o planeamento de movimento, nomeadamente descoberta de caminhos e campos de influência. Os algoritmos de descoberta de caminhos lidam com o problema de encontrar um caminho num grafo de pesquisa pesado, cujos nós representam localizações de um mapa de um jogo, e cujas ligações (arestas) entre nós têm um custo/peso associado. Os algoritmos de descoberta de caminhos mais utilizados em jogos são o A* e as suas variantes, nomeadamente, o algoritmo de Dijkstra e o algoritmo de pesquisa do melhor primeiro (“best-first search”, do inglês). Como se verá mais adiante, os algoritmos de descoberta de caminhos referidos não permitem simular ou imitar o movimento natural dos seres humanos, que geralmente não possui descontinuidades, i.e., o movimento é suave mesmo quando há mudanças repentinas de direcção. A juntar a este problema, existe um outro que afeta os algoritmos de descoberta de caminhos acima referidos, que tem que ver com a falta de adaptatividade destes algoritmos face a alterações ao mapa de um jogo. Ou seja, estes algoritmos não são adaptativos, pelo que não permitem lidar com alterações ao grafo durante a pesquisa de um caminho em resultado de algum evento ocorrido no jogo (e.g., uma ponte que ligava dois nós de um grafo foi destruída por um míssil). Por outro lado, os campos de influência são uma técnica de planeamento de movimento que não padece dos dois problemas acima referidos, i.e., os campos possibilitam um movimento suave semelhante ao realizado pelo ser humano e são adaptativos. Como se verá mais adiante, iremos recorrer a uma função real diferenciável para representar o campo de influência associado a um mapa de um jogo como um somatório de funções igualmente diferenciáveis, em que cada função está associada a um repulsor ou a um atractor. A diferenciabilidade garante que não existem alterações abruptas ao campo de influência; consequentemente, o movimento de qualquer NPC será suave, independentemente de o NPC caminhar no mapa de um jogo no sentido crescente ou no sentido decrescente da função. Assim, basta ter uma curva spline que interpola os nós do caminho de forma a simular o movimento suave de um ser humano. Além disso, dada a natureza das funções reais diferenciáveis que representam um campo de influência, a remoção ou adição de um repulsor/atractor (como resultado da destruição ou construção de uma ponte) não altera a diferenciabilidade da função global associada ao mapa de um jogo. Ou seja, um campo de influência é adaptativo, na medida em que se adapta a alterações que ocorram num mundo virtual durante uma sessão de jogo. Apesar de ser capaz de resolver os dois problemas dos algoritmos de descoberta de caminhos, um campo de influência ainda pode ter extremos locais, que, se alcançados, impedirão um NPC de fugir desse local. O problema do extremo local nunca ocorre nos algoritmos de descoberta de caminhos porque o nó de destino é o único mínimo global da função de custo. Portanto, ao conjugar a função de custo com a função de influência, o NPC nunca será retido num qualquer extremo local da função de influência, porque a minimização da função de custo garante que ele caminhe sempre na direção do nó de destino. Ou seja, a conjugação entre algoritmos de descoberta de caminhos e campos de influência tem como resultado algoritmos de planeamento de movimento que resolvem em simultâneo os problemas dos algoritmos de descoberta de caminhos e de campos de influência. Como será demonstrado ao longo desta tese, é possível combinar campos de influência e o algoritmo A*, o algoritmo de Dijkstra, e o algoritmo da pesquisa pelo melhor primeiro, de modo a obter algoritmos híbridos que são adaptativos. Além disso, esses algoritmos podem gerar caminhos suaves que se assemelham aos que são efetuados por seres humanos, embora a suavidade de caminhos não seja o foco principal desta tese. No entanto, nem sempre é possível realizar essa conjugação entre os campos de influência e os algoritmos de descoberta de caminhos; um exemplo é o algoritmo de pesquisa na franja (“fringe search”, do inglês), bem como o novo algoritmo de pesquisa proposto nesta tese, que se designa por algoritmo de pesquisa pelo melhor vizinho primeiro (“best neighbor first search”, do inglês)

In vitro research on the role of vasoconstrictor endothelin-1 in neuroinflammation

Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2019A Esclerose Múltipla (EM) é uma doença desmielinizante do Sistema Nervoso Central mediada pelo sistema imunitário e é caracterizada por um quadro clínico variável e fisiopatologia heterogénea. Pensa-se que a neurodegeneração presente nesta doença resulta da soma de vários mecanismos biológicos, mas os dados alcançados na literatura confirmam o papel crucial da neuroinflamação (causada por mediadores pro-inflamatórios) e da hipoperfusão cerebral (devido à produção elevada de Endotelina-1). A Sinvastatina e a Fluoxetina são dois exemplos de fármacos em que a experiência do seu uso e estudos indiciam o efeito positivo em doentes com EM. O objetivo deste estudo é verificar se as propriedades neuroprotetoras atribuídas à Sinvastatina e a Fluoxetina na EM envolvem a inibição de Endotelina-1. Para tal será aferido o poder inibidor da Sinvastatina e da Fluoxetina na expressão das citoquinas proinflamatórias TNFα e IL-1β, conhecidas por desencadearem um mecanismo de feedback positivo na produção de Endotelina-1 nos tecidos cerebrais. Recorreu-se a estudos in vitro em células de Astrocitoma Humano (1321N1) e de Micróglia de ratinho (BV2) sob stress induzido por escassez de nutrientes. Culturas celulares, em placas de 12 ou 24 poços, com diferentes passagens e densidades celulares, foram estimuladas com diferentes concentrações de Sinvastatina (1, 5 e 25 μM) e Fluoxetina (1, 5 e 10 μM) durante 6 ou 24 horas. De seguida as células foram lisadas, recolhidas e a produção de TNFα e IL-1β posteriormente quantificada através de ELISAs. As interferências com falsos positivos de origem desconhecida dificultaram a aferição das citoquinas proinflamatórias, e, parcialmente, os estudos na linhagem celular de Astrocitoma Humano. Nas linhas celulares de microglia de ratinho os resultados obtidos indicam que poderá existir uma correlação negativa entre a concentração de Fluoxetina e a produção de TNFα (p<0,01) e também uma correlação negativa entre a concentração de Sinvastatina e a produção de TNFα e IL-1β (p<0,01). Consequentemente, tal significa que é possível que a Fluoxetina e a Sinvastatina desempenhem um papel neuroprotetor e provavelmente como inibidores indiretos da produção de Endotelina-1. Esta hipótese revela-se promissora mas deverá ser confirmada através de estudos corroborativos assim como a relevância destes resultados para o Homem.Multiple Sclerosis (MS) is an immune-mediated demyelinating disease of the central nervous system (CNS) that is characterized by a variable clinical course and heterogeneous pathology. The neurodegeneration present in this disease is thought to be the result of multiple pathological pathways, but the collected scientific data undeniably confirms the crucial role of neuroinflammation (caused by proinflammatory mediators) and cerebral hypoperfusion (due to high levels of produced Endothelin-1). Simvastatin and Fluoxetine are two drugs that are being studied due to their possible neuroprotective role and both have demonstrated (through studies and clinical usage) an ameliorative effect in patients with MS. This work’s objective is to verify if the neuroprotective properties attributed to Simvastatin and Fluoxetine in MS involve the inhibition of Endothelin-1. To do so, it will be assessed the inhibitor power of Simvastatin and Fluoxetine in the expression of proinflammatory cytokines TNFα and IL-1β, both known for unfold a positive feedback mechanism in the production of Endothelin-1 in brain tissue. This experiment resorted to in vitro studies of human astrocytoma cells (1321N1) and mouse microglia cells (BV2) under starvation induced stress. The cell cultures were grown in 12- or 24- well plates with different passages and cellular densities, stimulated with different concentrations of Simvastatin (1, 5 e 25 μM) or Fluoxetine (1, 5 e 10 μM) for 6 or 24 hours. Next, the cells were lysed, collected and the production of TNFα and IL-1β was later quantified through ELISAs. The interferences with false positives of unknown origin made it difficult to evaluate the levels of produced proinflammatory cytokines, and partially compromised the results obtained from the 1321N1 cell line. The results obtained from the mouse microglia cell line suggest that there might exist a negative correlation between the Fluoxetine concentration and the production of TNFα (p<0,01) and also a negative correlation between the concentration of Simvastatin and the production of TNFα and IL-1β (p<0,01). Consequentially, this means that there is a possibility that Fluoxetine and Simvastatin may play a neuroprotective role as indirect Endothelin-1 production inhibitors. This hypothesis looks promising, but it should be confirmed through corroborative studies and prove its relevance to Human clinical treatment.VUB - Vrije Universiteit Brusse

Real-time 3D rendering of water using CUDA

This thesis addresses the real-time simulation of 3D water, both on the CPU and on the GPU. The stable fluids method is extended to 3D, and implemented both on the CPU and on the GPU. The GPU-based implementation is done using the NVIDIA Compute Unified Device Architecture API (Application Programming Interface), shortly CUDA. The stable fluids method requires the use of an iterative sparse linear system solver. Therefore, three solvers were implemented on both CPU and GPU, namely Jacobi, Gauss-Seidel, and Conjugate Gradient solvers. Rendering of water or its velocities, of the moving obstacles, of the static obstacles, and of the world are done using Vertex Buffer Objects (VBOs). In the CPU-based version standard OpenGL VBOs are used, while on the GPU-based version OpenGL-CUDA interoperability VBOs and standard OpenGL VBOs are used

Framework for creating augmented reality (AR) experiences

Mestrado em Engenharia Informática na Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Viana do CasteloThis work proposes the architecture of a system whose main goal focuses on implementing a complete framework for creating augmented reality (AR) experiences, allowing creators to digitize reality to create their storylines. Moreover, it is an internal process with the objective of merging/grouping multimedia content, enabling clear and intuitive navigation within infinite augmented realities (based on the captured real world). This way, the user can create points of interest within their parallel realities, allowing them to navigate and traverse their new augmented worlds through an AR experience.Neste trabalho propõe-se a arquitetura de um sistema em que o seu objetivo central se foca na criação de uma framework completa para criação de experiências de Realidade Aumentada (RA), permitindo a digitalização da realidade para que criadores consigam criar as suas histórias ou enredos. Posteriormente existirá um processo interno com o propósito de fundir/agrupar conteúdo multimédia, possibilitando assim uma navegação clara e intuitiva dentro de infinitas realidades aumentadas (baseadas no mundo real capturado). Desta forma, o utilizador consegue criar pontos de interesse dentro das suas realidades paralelas, podendo navegar e percorrer os seus novos mundos aumentados através de uma experiência RA

Using emoji in an e-commerce context: effects in brand perception, quality of service and intention to recommend

The increasing development of digital technologies has lead to business model disruption, transformation and developed new means of providing services and products (e.g., e-banking and e-commerce). In order to cope with, and benefit from these changes, people have changed their habits. Such is the case of Electronic Mediated Communication (EMC) that changed how and what people communicate (e.g., Skype, e-mail). Text-centric EMC (e.g., IM, e-mails) has itself evolved to allow the expression of emotion between sender and receiver, namely through the use of emoji. However how service providers and brands relate with their progressively more digital customer base in electronic contexts, and what may be the outcomes of that relationship is still an unexplored area of research. In the present work, we present two experiments that aimed to examine the influence of emoji use in brand-consumer communication during an online ticket selling transaction, on consumers perception of brand, quality of service and intention to recommend. Besides manipulating emoji presence (or absence), we additionally manipulated message valence (e-commerce transaction success or failure - Experiment 1) and product scarcity (Experiment 2). Overall, results suggest that guaranteeing service success is more determinant of brand and quality of service evaluation than the type of language used. Specifically, in Experiment 1, emoji use seems to have influenced the perception of language informality, while in Experiment 2, seems to have influenced the perception of brands social presence and warmth, language informality and funniness, as well as quality of service.A evolução das tecnologias digitais levou ao surgimento de novos modelos de negócio, e formas de fornecer serviços e produtos (e.g., e-commerce). Adaptando-se a estas mudanças, as pessoas alteraram parte dos seus hábitos. Um exemplo é o caso da Comunicação mediada por meio Eletrónicos (EMC), que mudou a forma e o conteúdo do que as pessoas comunicam (e.g., Skype, e-mail). A EMC em formato de texto (e.g., e-mails) evoluiu, permitindo a expressão da emoção entre emissor e recetor, nomeadamente através da utilização de emoji. No entanto, a forma como marcas e prestadores de serviço se relacionam com clientes em contextos eletrónicos, e quais os possíveis resultados desse relacionamento, é uma área de pesquisa pouco explorada. Neste trabalho apresentamos dois experimentos que examinam a influência do uso de emoji na comunicação da marca-consumidor durante uma venda de bilhetes on-line, na perceção da marca, qualidade do serviço e intenção de recomendar dos consumidores. Para além da presença (ausência) de emoji, manipulámos a valência da mensagem (sucesso ou insucesso da transação - Experimento 1) e a disponibilidade de produto (Experimento 2). Globalmente, os resultados sugerem que garantir o sucesso de serviço é mais determinante para a avaliação de marca e qualidade de serviço do que o tipo de linguagem utilizado. Especificamente, no Experimento 1, o uso de emoji parece influenciar a perceção de informalidade da linguagem, enquanto no Experimento 2, parece ter influenciado a perceção de presença social e calor da marca, de linguagem ser informal e divertida, assim como qualidade de serviço

Desfibrilhação automática externa: estudo comparativo em meios de emergência médica pré-hospitalar

Enquadramento: A emergência médica pré-hospitalar tem registado avanços significativos, no que se refere não só à qualidade da assistência prestada mas também à rapidez com que a mesma chega aos locais onde é necessária. A cada vez mais cuidada e qualificada assistência pré-hospitalar por técnicos e profissionais de saúde nos locais da ocorrência, tem permitido responder de forma mais eficaz a uma grande diversidade de situações e contextos de intervenção nomeadamente as de Paragem Cardiorrespiratória (PCR). Tendo em conta a experiência internacional, a utilização de Desfibrilhadores Automáticos Externos (DAE) por pessoal não médico e em ambiente pré-hospitalar aumenta significativamente a probabilidade de sobrevivência das vítimas. Face a esta realidade foi instituída e regulamentada em muitos países a desfibrilhação automática por não médicos. Em Portugal, compete ao Instituto Nacional de Emergência Médica, I.P. (INEM) o papel central na regulação da atividade de DAE em ambiente extra-hospitalar. Objetivos: Identificar a taxa de sucesso da utilização dos DAE na zona centro; Saber se existem diferenças estatisticamente significativas entre as atuações dos meios INEM e de Outras Entidades, em situações de PCR. Material e Métodos: Estudo quantitativo, de natureza não experimental, descritivocorrelacional e transversal. Amostra constituída por 1598 indivíduos, vítimas de PCR, para as quais foi acionado um meio de emergência, ocorridas no período de 01 janeiro a 30 de junho de 2013 na área de abrangência da Delegação Regional do Centro do INEM. Resultados: Após análise dos resultados encontrados, e dando resposta à principal questão do estudo, verificou-se que a intervenção dos meios INEM no local da ocorrência em situações de PCR, aumenta em 3,6 vezes, as probabilidades de se verificar uma situação de recuperação de circulação espontânea, comparativamente com meios de Outras entidades OR=3,688 (95% IC de 2,138 a 6,361). Na analise univariada, verificámos que PCR testemunhada (2=7,816; p=0,005), quem presenciou o momento do colapso (2=3,851; p=0,050) e administração de choque recomendado (2=7,048; p=0,008) e tipo de meio acionado (2=24,604; p=0,000), previram significativamente o ROSC. Conclusão: O recurso a meios humanos treinados, como é o caso dos profissionais do INEM, são uma mais valia e um garante da prestação de cuidados de saúde de maior qualidade. DESCRITORES: Paragem Cardiorrespiratória; Desfibrilhador Automático Externo; Ressuscitação Cardiopulmonar.ABSTRACT Framework: Pre-hospital emergency work has not only registered a significant increase in the quality and efficiency of the service but also in the speed that this service is carried out. A more qualified pre-hospital assistance by health technicians and professionals where accidents occur have allowed to respond in a more efficient and meticulous way, in diverse situations and contexts of intervention, namely in cardiac arrest having in mind international experience, the usage of automatic external defibrillators (AED) by non health staff in a prehospital scenario, increases significantly the probability of the victim surviving. Due to this reality, it has been instituted and regulated in several countries the usage of automatic defibrillators by non-health personnel. In Portugal, it is up to the Medical Emergency of National Institute (INEM) the main role of regulating the AED activity in extra-hospital scenarios. Goal: To find out the success rate of the AED services in the center region of the country; knowing if significant statistic differences exist in comparison between INEM and other entities in cardiac arrest scenarios. Materials and methods: Of a non-experimental nature, a quantitative, descriptivecorrelational and transversal study was carried out. The sample of the study include 1595 people, all victims of cardiac arrest, in which an emergency means was conducted, between 1st January and 30th June 2013 in the geographic area of the Regional Office Center, INEM. Results: After having analyzed the results and having in mind the aim of this study, it was clear that the INEM means of intervention in places of occurrences, in situations of cardiac arrest increases approximately 3,6 times, the probability in verifying a situation of recuperation of spontaneous circulation, in comparison with other entities is OR=3,688 (95% IC de 2,138 a 6,361). In univariate analysis, we found that witnessed PCR (2=7.816; p=0.005), who witnessed the moment of collapse (2=3.851; p=0.050) and a shock recommended (2=7.048; p=0.008) and type of through fires (2=24.604; p=0.000) significantly predicted ROSC. Conclusion: The usage of trained personnel as it is the case of the INEM professionals is essential in assuring a quality emergency service. KEYWORDS: Cardiac Arrest; Automatic External Defibrillator; Cardiopulmonary Resuscitation

O SPC como medida de mudança estrutural

Dissertação de Mestrado em Psicologia Clínica, apresentada ao ISPA - Instituto UniversitárioA investigação em psicanálise nos últimos anos tem procurado formas de avaliar e comprovar a sua eficácia e demonstrar os resultados e mudanças operados ao longo de uma terapia, o que está intimamente ligado a mudanças na estrutura psíquica. Pretende-se compreender as diferentes dificuldades e alternativas na concepção da estrutura e quais as formas de medir a mudança estrutural. Neste sentido, foi feita uma análise acerca da evolução da investigação nesta área, procurando perceber de que forma a sociedade científica psicanalítica tem gerido os conflitos teóricos em torno da estrutura psíquica e mudança estrutural e de que forma podem ser acedidos e medidos.ABSTRACT: Research in psychoanalysis in recent years has sought ways to assess and demonstrate their effectiveness and demonstrate the outcomes and changes operated along a therapy, which is closely linked to changes in psychic structure. The aim is to understand the different alternatives and difficulties in conceptualizing structure and ways of measuring structural change. In this sense, an analysis was made regarding ongoing research in this area, trying to understand how the scientific psychoanalytic theorists have managed conflicts around the psychic structure and structural change and how they can be accessed and measured