Uma abordagem de consciência de máquina ao controle de semáforos de tráfego urbano

Orientador: Ricardo Ribeiro GudwinTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Neste trabalho, apresentamos uma arquitetura cognitiva distribuída usada para o controle de tráfego em uma rede urbana. Essa arquitetura se baseia em uma abordagem de consciência de máquina - Teoria do Workspace Global - de forma a usar competição e difusão em broadcast, permitindo que um grupo de controladores de tráfego locais interajam, resultando em melhor desempenho do grupo. A ideia principal é que controladores locais geralmente realizam um comportamento reativo, definindo os tempos de verde e vermelho do semáforo, de acordo com informações locais. Esses controladores locais competem de forma a definir qual deles está experienciando a situação mais crítica. O controlador nas piores condições ganha acesso ao workspace global, e depois realiza uma difusão em broadcast de sua condição (e sua localização) para todos os outros controladores, pedindo sua ajuda para lidar com sua situação. Essa chamada do controlador que acessa o workspace global causará uma interferência no comportamento local reativo, para aqueles controladores locais com alguma chance de ajudar o controlador na situação crítica, contendo o tráfego na sua direção. Esse comportamento do grupo, coordenado pela estratégia do workspace global, transforma o comportamento reativo anterior em uma forma de comportamento deliberativo. Nós mostramos que essa estratégia é capaz de melhorar a média do tempo de viagem de todos os veículos que fluem na rede urbana. Um ganho consistente no desempenho foi conseguido com o controlador "Consciência de Máquina" durante todo o tempo da simulação, em diferentes cenários, indo de 10% até maisde 20%, quando comparado ao controlador "Reativo Paralelo" sem o mecanismo de consciência artificial, produzindo evidência para suportar a hipótese de que um mecanismo de consciência artificial, que difunde serialmente em broadcast conteúdo para processos automáticos, pode trazer vantagens para uma tarefa global realizada por uma sociedade de agentes paralelos que operam juntos por uma meta comumAbstract: In this work, we present a distributed cognitive architecture used to control the traffic in an urban network. This architecture relies on a machine consciousness approach - Global Workspace Theory - in order to use competition and broadcast, allowing a group of local traffic controllers to interact, resulting in a better group performance.The main idea is that the local controllers usually perform a purely reactive behavior, defining the times of red and green lights, according just to local information. These local controllers compete in order to define which of them is experiencing the most critical traffic situation. The controller in the worst condition gains access to the global workspace, further broadcasting its condition (and its location) to all other controllers, asking for their help in dealing with its situation. This call from the controller accessing the global workspace will cause an interference in the reactive local behavior, for those local controllers with some chance in helping the controller in a critical condition, by containing traffic in its direction. This group behavior, coordinated by the global workspace strategy, turns the once reactive behavior into a kind of deliberative one. We show that this strategy is capable of improving the overall mean travel time of vehicles flowing through the urban network. A consistent gain in performance with the "Machine Consciousness" traffic signal controller during all simulation time, throughout different simulated scenarios, could be observed, ranging from around 10% to more than 20%, when compared to the "Parallel Reactive" controller without the artificial consciousness mechanism, producing evidence to support the hypothesis that an artificial consciousness mechanism, which serially broadcasts content to automatic processes, can bring advantages to the global task performed by a society of parallel agents working together for a common goalDoutoradoEngenharia de ComputaçãoDoutor em Engenharia Elétrica153206/2010-1CNPQCAPESFAPES

Realidade virtual para reabilitação pós-avc: estudos de utilizadores e desenvolvimento de jogos

Stroke is one of the leading causes of disability and death in the world, and rehabilitation is a relevant part of the life of stroke survivors. Physical therapy is necessary to recover some movement during the acute phase, but also to maintain muscle strength and avoid deterioration and weakness during the chronic phase. The global pandemic caused shortages of rehabilitation activities, and Virtual Reality (VR) games could be used as a complementary type of therapy for stroke rehabilitation to be used at home. This dissertation proposes a user study to better understand the needs and preferences of stroke survivors and the development of game prototypes to better ascertain the potential of VR-based serious games. With this goal, a Questionnaire and a Focus Group were done with survivors, and based on their results, two VR-based game prototypes were developed, focused on the movements that survivors need to perform as well as providing an equivalent to Mirror Therapy. This study found that stroke survivors in chronic stage are more interested in applications based on real-world activities, especially activities they used to perform before the onset symptoms. Negative feedback is also an issue they prefer to avoid based on mental health conditions commonly associated with stroke. The game prototypes were tested concerning usability and were scored high with healthy participants on the System Usability Scale when performed normally, but low when their movements were mirrored, though perhaps survivors are more used to this kind of exercise. The performance of the game prototypes needs improvement, but they were considered easy to use and to learn. The next step will be an evaluation of the improved versions by stroke survivors.O AVC é uma das principais causas de invalidez e morte no mundo, e a reabilitação é uma parte relevante da vida dos sobreviventes do AVC. A fisioterapia é necessária para recuperar algum movimento durante a fase aguda, mas também para manter a força muscular e evitar a deterioração e fraqueza durante a fase crónica. A pandemia global causou escassez de atividades de reabilitação, e jogos de Realidade Virtual (RV) poderiam ser usados como um tipo complementar de terapia para reabilitação de AVC com o uso em casa. Esta dissertação propõe um Estudo com Utilizadores para melhor compreender as necessidades e preferências de sobreviventes do AVC e o desenvolvimento de protótipos de jogos para melhor averiguar o potencial de jogos sérios baseados em RV. Com este objetivo, um Questionário e um Grupo Focal foram feitos com os sobreviventes e, com base em seus resultados, dois protótipos de jogos baseados em RV foram desenvolvidos, focados nos movimentos que os sobreviventes precisam realizar, além de fornecer um modo equivalente à Terapia do Espelho. Este estudo descobriu que sobreviventes de AVC em estágio crónico estão mais interessados em aplicações baseadas em atividades do mundo real, especialmente atividades que eles costumavam realizar antes do início dos sintomas. O feedback negativo também é um problema que eles preferem evitar com base nas condições de saúde mental comumente associadas ao AVC. Os protótipos do jogo foram testados com base em usabilidade e pontuaram alto com os participantes saudáveis na Escala de Usabilidade do Sistema quando executados normalmente, mas pontuaram baixo quando seus movimentos foram espelhados, embora talvez os sobreviventes estejam mais acostumados a esse tipo de exercício. O desempenho dos protótipos de jogos precisa de melhorias, mas eles foram considerados fáceis de usar e aprender. O próximo passo será a avaliação de versões melhoradas por sobreviventes de AVC.Mestrado em Engenharia Informátic