L'intelligence artificielle (IA) moderne a ouvert de nouvelles perspectives prometteuses pour la création de robots intelligents. En particulier, les architectures d'apprentissage basées sur le gradient (réseaux neuronaux profonds) ont considérablement amélioré la compréhension des scènes 3D en termes de perception, de raisonnement et d'action. Cependant, ces progrès ont affaibli l'attrait de nombreuses techniques ``classiques'' développées au cours des dernières décennies. Nous postulons qu'un mélange de méthodes ``classiques'' et ``apprises'' est la voie la plus prometteuse pour développer des modèles du monde flexibles, interprétables et exploitables : une nécessité pour les agents intelligents incorporés. La question centrale de cette thèse est : ``Quelle est la manière idéale de combiner les techniques classiques avec des architectures d'apprentissage basées sur le gradient pour une compréhension riche du monde 3D ?''. Cette vision ouvre la voie à une multitude d'applications qui ont un impact fondamental sur la façon dont les agents physiques perçoivent et interagissent avec leur environnement. Cette thèse, appelée ``programmes différentiables pour modèler l'environnement'', unifie les efforts de plusieurs domaines étroitement liés mais actuellement disjoints, notamment la robotique, la vision par ordinateur, l'infographie et l'IA. Ma première contribution---gradSLAM--- est un système de localisation et de cartographie simultanées (SLAM) dense et entièrement différentiable. En permettant le calcul du gradient à travers des composants autrement non différentiables tels que l'optimisation non linéaire par moindres carrés, le raycasting, l'odométrie visuelle et la cartographie dense, gradSLAM ouvre de nouvelles voies pour intégrer la reconstruction 3D classique et l'apprentissage profond. Ma deuxième contribution - taskography - propose une sparsification conditionnée par la tâche de grandes scènes 3D encodées sous forme de graphes de scènes 3D. Cela permet aux planificateurs classiques d'égaler (et de surpasser) les planificateurs de pointe basés sur l'apprentissage en concentrant le calcul sur les attributs de la scène pertinents pour la tâche. Ma troisième et dernière contribution---gradSim--- est un simulateur entièrement différentiable qui combine des moteurs physiques et graphiques différentiables pour permettre l'estimation des paramètres physiques et le contrôle visuomoteur, uniquement à partir de vidéos ou d'une image fixe. / Modern artificial intelligence (AI) has created exciting new opportunities for building intelligent robots. In particular, gradient-based learning architectures (deep neural networks) have tremendously improved 3D scene understanding in terms of perception, reasoning, and action. However, these advancements have undermined many ``classical'' techniques developed over the last few decades. We postulate that a blend of ``classical'' and ``learned'' methods is the most promising path to developing flexible, interpretable, and actionable models of the world: a necessity for intelligent embodied agents. ``What is the ideal way to combine classical techniques with gradient-based learning architectures for a rich understanding of the 3D world?'' is the central question in this dissertation. This understanding enables a multitude of applications that fundamentally impact how embodied agents perceive and interact with their environment. This dissertation, dubbed ``differentiable world programs'', unifies efforts from multiple closely-related but currently-disjoint fields including robotics, computer vision, computer graphics, and AI. Our first contribution---gradSLAM---is a fully differentiable dense simultaneous localization and mapping (SLAM) system. By enabling gradient computation through otherwise non-differentiable components such as nonlinear least squares optimization, ray casting, visual odometry, and dense mapping, gradSLAM opens up new avenues for integrating classical 3D reconstruction and deep learning. Our second contribution---taskography---proposes a task-conditioned sparsification of large 3D scenes encoded as 3D scene graphs. This enables classical planners to match (and surpass) state-of-the-art learning-based planners by focusing computation on task-relevant scene attributes. Our third and final contribution---gradSim---is a fully differentiable simulator that composes differentiable physics and graphics engines to enable physical parameter estimation and visuomotor control, solely from videos or a still image.

We investigate chaotic ionization of highly excited hydrogen atom in crossed electric and magnetic fields (Rydberg atom) and intra-molecular relaxation in planar carbonyl sulfide (OCS) molecule. The underlying theoretical framework of our studies is dynamical systems theory and periodic orbit theory. These theories offer formulae to compute expectation values of observables in chaotic systems with best accuracy available in given circumstances, however they require to have a good control and reliable numerical tools to compute unstable periodic orbits. We have developed such methods of computation and partitioning of the phase space of hydrogen atom in crossed at right angles electric and magnetic fields, represented by a two degree of freedom (dof) Hamiltonian system. We discuss extensions to a 3-dof setting by developing the methodology to compute unstable invariant tori, and applying it to the planar OCS, represented by a 3-dof Hamiltonian. We find such tori important in explaining anomalous relaxation rates in chemical reactions. Their potential application in Transition State Theory is discussed.

Šiame darbe nagrinėjama speciali atraminių elementų erdvė – tiesinių elementų erdvė. Šios geometrijos bendrąją tiesinių ir afiniųjų siečių teoriją sukūrė V. Bliznikas. Jis parodė, [5] kaip tiesinės sieties geometrinis objektas indukuoja aukštesniųjų eilių afiniųjų, taip pat tenzorinių siečių objektams. V. Blizniko sukurtais tyrimo metodais dalinai naudojomės ir šiame darbe. Metrinių hiperplokštuminių elementų erdvė yra taip vadinamų normalizuotų erdvių atvejis. Normalizuotos erdvės tai tokios, kuriose apibrėžtos koks nors diferencialinis – geometrinis objektas, kurio invariantai ir sudaro normalizuotos erdvės geometrijos turinį. Tokiais objektais dažnai būna skaliarinė funkcija. (Finslerio ar Kartano erdvės), metrinis tenzorius (tiesinių ar hiperplokštuminių elementų erdvės), afiniosios sieties objektas (afiniosios sieties erdvės) ir pan. Šiame darbe nagrinėjamos metrinių tiesinių elementų erdvės, kurios yra normalizuojamos metrinio tenzoriaus pagalba. Be to, tas tenzorius turi specialią struktūrą (žr. [1]). Ta struktūra charakteringa tuo, kad visuomet tokios erdvės yra Landsbergo erdvių analogai. Darbe pavyko tokioms metrikoms sukonstruoti vidines beveik kompleksines ir beveik sandaugos struktūras, surasti jų integruojamumo sąlygą, kurios dėka metrikos specifika yra kitokia nei analogiškos sąlygos Finslerio erdvėse. Darbas sudarytas ir iš įžangos ir 8 paragrafų. Pirmajame paragrafe dėstomas įvadas į liestinių sluoksniuočių geometriją. Antrajame nagrinėjama šių erdvių... [toliau žr. visą tekstą] / The elements of metric space with a special form of metric are dealt with in the work. It is shown how in such spase linear and affine links are defined with the help of metric tenzor, the ogjects of curvature are founds the existence of the type of metric affine links is proved. It is proved that the metric tenzor induces two parametric almost complex and almost the structures of product, the integration criteria of these structures are found. Keywords: • differentiable manifold • tangent stratified; • linear and affine traceable; • integrated struktures; • structural tensors.

of the dissertation thesis Title: Sigma-porous sets and the differentiation theory Author: Martin Koc Department: Department of mathematical analysis Supervisor: Prof. RNDr. Luděk Zajíček, DrSc., Department of mathematical analysis Abstract: The thesis consists of five research articles. In the first one, it is shown that there exists a closed upper porous (in a strong sense) subset of a nonempty, topolo- gically complete metric space without isolated points that is not σ-lower porous (in a weak sense). In the second article, a new notion of porosity with respect to a measure, that generalizes the upper porosity of a measure, is introduced. Several natural definitions of this notion are investigated. The main result of this chapter is a decomposition theorem for sets that are σ-porous with respect to a measure. The third article deals with sets of points at which arbitrary real functions are Lipschitz from one side and not Lipschitz from another side. A full characterization of the system generated by sets of this type is proved. In the fourth article, several results on relations among metric derived numbers for functions with values in metric spaces are shown. The last chapter deals with existence of differentiable extensions for functions defined on closed subsets of Rn . Its main result...

Para qualquer sistema observado, físico ou qualquer outro, geralmente se deseja fazer predições para sua evolução futura. Algumas vezes, muito pouco é conhecido sobre o sistema. Se uma série temporal é a única fonte de informação no sistema, predições de valores futuros da série requer uma modelagem da lei da dinâmica do sistema, talvez não linear. Um interesse em particular são as capacidades de previsão do modelo global para análises de séries temporais. Isso pode ser um procedimento muito complexo e computacionalmente muito alto. Nesta dissertação, nos concetraremos em um determinado caso: Em algumas situações, a única informação que se tem sobre o sistema é uma série sequencial de dados (ou série temporal). Supondo que, por detrás de tais dados, exista uma dinâmica de baixa dimensionalidade, existem técnicas para a reconstrução desta dinâmica.O que se busca é desenvolver novas técnicas para poder melhorar o poder de previsão das técnicas já existentes, através da programação computacional em Maple e C/C++.

CAPES / O presente trabalho evidencia alguns aspectos das equações de diferenças lineares com coeficientes constantes, algumas de suas aplicações e algumas formas de resolução das mesmas. As equações de diferenças não lineares foram analisadas de forma qualitativa, ou seja, através de seus pontos de equilíbrio e a análise da estabilidade desses pontos. As equações de diferenças são úteis quando se pretende trabalhar com sistemas dinâmicos discretos, ou seja, em situações onde as grandezas mudam a cada intervalo de tempo. Uma de suas aplicações consiste no estudo de crescimento populacional e aqui, em especial, veremos os modelos desenvolvidos por Malthus (crescimento geométrico) e Verhulst (crescimento logístico). Uma análise comparativa será realizada com o intuito de verificar se o modelo de Verhulst se adequa aos dados oficiais e o quanto ele é capaz de acompanhar as projeções oficiais. / The present work aims to show some aspects of linear differences equations with constant coefficients, some of their applications and some ways of solving them. The nonlinear differences equations were analyzed in a qualitative way, through their equilibrium points and stability analysis of these points. The difference equations are useful when working with discrete dynamic systems, in situations where the quantities change within each time interval. One of its applications is the study of population growth, and here, in particular, we will see the models developed by Malthus (geometric growth) and Verhulst (logistic growth). A comparative analysis will be carried out to verify if the Verhulst model fits the official data and how much it is able to follow the official projections.

Para qualquer sistema observado, físico ou qualquer outro, geralmente se deseja fazer predições para sua evolução futura. Algumas vezes, muito pouco é conhecido sobre o sistema. Se uma série temporal é a única fonte de informação no sistema, predições de valores futuros da série requer uma modelagem da lei da dinâmica do sistema, talvez não linear. Um interesse em particular são as capacidades de previsão do modelo global para análises de séries temporais. Isso pode ser um procedimento muito complexo e computacionalmente muito alto. Nesta dissertação, nos concetraremos em um determinado caso: Em algumas situações, a única informação que se tem sobre o sistema é uma série sequencial de dados (ou série temporal). Supondo que, por detrás de tais dados, exista uma dinâmica de baixa dimensionalidade, existem técnicas para a reconstrução desta dinâmica.O que se busca é desenvolver novas técnicas para poder melhorar o poder de previsão das técnicas já existentes, através da programação computacional em Maple e C/C++.

Orientadores: Jose Manoel Balthazar, João Mauricio Rosario / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T10:03:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cassiano_Jeferson_D.pdf: 8294948 bytes, checksum: b7318ea3e310db82a9fd5af926a9cb2a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo a determinação analítica da ocorrência de um tipo de caos (irregularidade) determinístico denominado Caos Homoclínico em algumas aplicações da Ciência da Engenharia como, por exemplo, a Robótica e a Teoria de Controle (Controle de Bifurcações e Caótico). Para isto, faz-se uso da chamada Teoria de Poincaré - Mel¿nikov que fornece uma forma analítica para a determinação do tipo de comportamento do sistema (regular ou irregular) / Abstract: This work make the analytical determination of the occurrence of a type of deterministic chaos (irregularity) called Homoclinic Chaos in some applications of the Science of Engineering and mechanics as, for example, the Robotics and the Theory of Control (Chaotic Control of Bifurcations so on). For that purpose, the Theory of Poincaré - Mel¿nikov is used that supplies an analytical form for the determination of the type of the system behavior of the system (regular or irregular) / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-09-04T12:20:42Z No. of bitstreams: 1 erickmariodonascimentooliveira.pdf: 3492871 bytes, checksum: 845fa85f6d95efe2e7ad13563f342bc3 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-09-04T13:21:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 erickmariodonascimentooliveira.pdf: 3492871 bytes, checksum: 845fa85f6d95efe2e7ad13563f342bc3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-04T13:21:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 erickmariodonascimentooliveira.pdf: 3492871 bytes, checksum: 845fa85f6d95efe2e7ad13563f342bc3 (MD5) Previous issue date: 2018-06-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho é apresentado o comportamento do algoritmo IED quando aplicado a problemas de programação em dois níveis. Para isso, o problema do seguidor é substituído pelas condições necessárias de primeira ordem de Karush-Kuhn-Tucker e, dessa maneira, o problema de programação em dois níveis é transformado em um problema de otimização com restrições não lineares. Dessa forma, as condições necessárias para utilização do algoritmo IED (Interior Epigraph Directions) são satisfeitas. Esse método tem como característica resolver problemas de otimização não convexa e não diferenciáveis via utilização da técnica de dualidade Lagrangiana, onde as funções de restrições são introduzidas na função objetivo para formar a função Lagrangiana. Além disso, o método considera o problema dual induzido por um esquema generalizado da dualidade Lagrangiana aumentada e obtém a solução primal produzindo uma sequência de pontos no interior do epígrafo da função dual. Dessa forma, o valor da função dual, em algum ponto do espaço dual, é dado pela minimização da Lagrangiana. Por fim, experimentos numéricos são apresentados em relação à utilização do algoritmo IED em problemas de programação em dois níveis encontrados na literatura. / This work presents the behavior of the IED algorithm when applied to bilevel programming problems. For this, the follower problem is replaced by the first-order necessary Karush-Kuhn-Tucker’s conditions and thus, the problem of bilevel programming turns into an optimization problem with non-linear constraints. Thus, the conditions required for use of the IED (Interior Epigraph Directions) algorithm are satisfied. This method has the characteristic of solving non-convex and non-differentiable optimization problems using the Lagrangian duality technique, where the constraint functions are introduced into the objective function for formulation of the Lagrangian. Furthermore, the method considers the dual problem induced by a generalized scheme of augmented Lagrangian duality and obtains the primal solution by producing a sequence of points inside the dual function epigraph. Then the value of the dual function, at some point in the dual space, is given by Lagrangian minimization. Finally, numerical experiments are presented showing the use of the IED algorithm in bilevel programming problems found in the literature.

Orientador: Hyun Mo Yang / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-21T12:07:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_LuizFernandodeSouza_M.pdf: 2050755 bytes, checksum: 1743132cb43cdc46b8799405dfa205c2 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O organismo humano possui um complexo sistema de defesa: o sistema imunológico. Tal sistema apresenta diferentes respostas para diferentes ataques ao organismo. A co-infecção por parasitas como protozoário Tripanossoma cruzi e o vírus HIV aciona dois importantes mecanismos de defesa: a imunidade humoral a imunidade celular. Devido à fase crônica da Doença de Chagas, na maioria dos casos assintomática, esta é reativada quando as principais células de defesa do corpo, linfócitos T CD4 não ativos, sucumbem pela ação do vírus HIV. Com o objetivo de estudar a dinâmica de co-infecção por parte das doenças, Doença de Chagas e Síndrome da Imunodeficiência Adquirida, a resposta do sistema imunológico humano, um modelo matemático de equações diferenciais ordinárias autônomas não linear é elaborado. Tal modelo apresenta de forma simplificada a dinâmica entre sistema imunológico, protozoário Tripanossoma cruzi, vírus HIV e células alvo. Após simplificações, obtemos dois sub modelos, com o objetivo de elucidar os mecanismos de defesa do sistema imunológico: imunidade humoral e imunidade celular. A análise quantitativa dos modelos de imunidade faz-se necessária devido a suas complexidades. Sub casos são abordados, com o objetivo de avaliar a eficiência de anticorpos e células que secretam citocinas / Abstract: The human body has a complex system of defense: the immune system. Such a system has different answers for different attacks to the body. Co-infection by parasites such as Trypanossoma cruzi and HIV triggers two important defense mechanisms: humoral immunity cellular immunity. Due to the chronic phase of Chagas's disease, in most cases asymptomatic, it is reactivated, when the main defense cells of the body, linfocity T CD4 no active, succumb by the action of HIV. Aiming to study the dynamics of co-infection by the disease, Chagas's Disease and Acquired Immunode ficiency Syndrome, the response of the human immune system, a mathematical model of autonomous ordinary differential equations nonlinear is elaborate. This model presents a simplified dynamic among the immune system, protozoan Trypanossoma cruzi, HIV and target cells. After simplifications, we get two sub models, aiming to elucidate the defense mechanisms of the immune system: humoral and cellular immunity. Quantitative analysis of models of immunity is necessary due to its complexities. Sub cases are dealt with to evaluate the effectiveness of antibodies and cells that secrete cytokines / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestre em Matemática Aplicada