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宿主操纵、基因编辑和非传统模型生物：行为研究的新前沿？
就已知的生物多样性和生活方式而言，昆虫和寄生虫主宰着生物圈。因此，昆虫在许多宿主-寄生虫系统中发挥作用，要么作为寄生虫，要么作为宿主，或者两者兼而有之。此外，许多此类系统涉及适应性寄生虫诱导的宿主表型变化（通常是行为或形态），这通常称为宿主操纵。虽然在过去几十年中已经描述了许多宿主操纵系统，但支撑宿主表型变化的近因机制仍然很大程度上未知。鉴于宿主-寄生虫系统密切的共同进化历史，梳理宿主操纵中涉及的复杂生化反应网络需要整合各种互补技术。从这个角度来看，我们强调宿主操纵的多学科研究的重要性，例如高通量测序方法（基因组学和转录组学）以寻找在操纵事件期间激活的候选机制。然后，我们认为基因编辑技术，特别是 CRISPR-Cas9 系统，是测试候选机制在寄生虫和宿主中功能作用的有效方法。最后，鉴于迄今为止发现的独特宿主-寄生虫系统的多样性，确实有巨大的潜力来创建新的非传统模型系统，从而大大扩展我们测试行为和行为调节基本方面的能力。
当主机遇到细胞壁时，反之亦然
肽聚糖（PGN）和相关的表面结构（例如次级聚合物和胶囊）在细菌生理学中具有核心作用。外骨骨骼PGN异聚物是细胞形状的主要决定因素，可使细菌承受细胞质颤音压力。因此，需要高度调节其在细胞生长和分裂过程中的组装，膨胀和重塑，以避免损害细胞存活。同样，组装的调节会影响细菌细胞的形状；不同的形状可以增强不同生态壁ches（例如宿主）中的拟合度。由于细菌细胞壁成分，尤其是PGN，暴露于环境和细菌所特有的环境中，因此在真核生物进化过程中，这些成分已依靠细菌来检测细菌。此外，细胞壁在宿主和微生物之间对话框中的重要信号分子和许多宿主反应的目标中成为重要的信号分子。数百万年的协同进化已导致PGN片段在塑造宿主生理学和建立持久的微生物和宿主之间的持久性共生方面发挥了关键作用。因此，此对话的扰动可能导致诸如慢性炎症疾病之类的病理。同样，病原体制定了复杂的策略来操纵系统以增强其生存和生长。
Qompress：利用部分和混合基数运算减少通信量的 Ququarts 高效编译
量子计算正处于资源有限的时代。当前的硬件缺乏高保真门、长相干时间以及执行有意义计算所需的计算单元数量。现代量子设备通常使用二进制系统，其中每个量子位都存在于 | 0 ⟩ 和 | 1 ⟩ 状态的叠加中。然而，通过以不同的方式操纵系统，通常可以访问同一物理单元中的 | 2 ⟩ 甚至 | 3 ⟩ 状态。在这项工作中，我们考虑通过压缩方案自动将两个量子位编码为一个四状态量子。我们使用量子最优控制来设计高效的概念验证门，完全复制这些编码量子位上的标准量子位计算。我们扩展了量子比特编译方案，以便在由量子比特和量子门组成的任意混合基数系统上高效路由量子比特，从而减少通信并最大限度地减少由较长持续时间的量子门引入的额外电路执行时间。结合这些编译策略，我们引入了几种方法来寻找有益的压缩，将计算和通信导致的电路错误减少高达 50%。这些方法可以将有限的近期机器上可用的计算空间增加高达 2 倍，同时保持电路保真度。
竞争均衡中的福利最大化
我们从多智能体强化学习 (MARL) 的角度研究了一个双层经济系统，我们称之为马尔可夫交换经济 (MEE)。MEE 涉及一个中央计划者和一组自利的智能体。智能体的目标是形成竞争均衡 (CE)，其中每个智能体在每一步都短视地最大化自己的效用。中央计划者的目标是操纵系统以最大化社会福利，社会福利被定义为所有智能体效用的总和。在效用函数和系统动态都未知的环境中，我们建议通过 MARL 的在线和离线变体从数据中找到社会最优策略和 CE。具体而言，我们首先设计一个专门针对 MEE 的新型次优度量，这样最小化这样的度量就可以为计划者和智能体证明全局最优策略。其次，在线设置中，我们提出了一种称为 MOLM 的算法，该算法将探索的乐观原则与子博弈 CE 寻求相结合。我们的算法可以轻松结合用于处理大状态空间的一般函数逼近工具，并实现次线性遗憾。最后，我们根据悲观原则将算法调整为离线设置，并建立次优性的上限。
都灵理工学院机构库
航空工业近几十年来最重要的研究趋势之一是努力设计和生产“更多电动飞机”。在此框架内，电气技术在飞行控制系统中的应用虽然缓慢但正在逐步增加：从引入电传操纵系统开始，然后用纯机电执行器部分替换传统的液压/电液执行器。这种演变使我们能够获得更灵活的解决方案，减少安装问题并增强飞机控制能力。然而，机电执行器 (EMA) 远非成熟的技术，仍然存在一些安全问题，这些问题可以通过增加其设计复杂性并因此增加生产成本来部分限制。开发强大的预测和健康管理 (PHM) 系统可以提供一种无需复杂设备设计即可防止发生严重故障的方法。本文介绍了用于作为主要飞行控制执行器的 EMA 的综合 PHM 系统研究的第一部分；介绍并讨论了该应用的特点，同时提出了一种基于短时间飞行前/飞行后健康监测测试的新方法。电机绕组中的匝间短路被确定为最常见的电气性能下降，并提出了一种用于异常检测和预测的粒子过滤框架，该框架具有自调节非线性模型。因此，通过最先进的性能指标评估了特征、异常检测和预测算法，并讨论了它们的结果。
阿波罗导航计算机的分析...
摘要 这项工作研究了阿波罗计划的导航计算机，特别是阿波罗制导计算机。从硬件和软件方面进行了描述，并使用 NASA、麻省理工学院和其他参与开发的机构发布的文件以及我们自己的分析来分析其功能和稳健性。描述了载人太空旅行中计算机面临的危险，并讨论了由此产生的特殊功能。此外，还以阿波罗制导计算机的用户界面为例，介绍了载人航天用户界面的特点。为了能够充分讨论这个广泛的主题，这项工作采用了多层次的方法：既使用大量可用的历史文献进行调查，又使用专门为此目的创建的程序进行分析以及软件方法。这显示了阿波罗制导计算机的发展如何影响后来可靠地创建载人太空旅行硬件和软件的方法。相应地描述了当今用于载人太空旅行的计算机。由于阿波罗制导计算机不是一个孤立的系统，因此还提供了来自地面站的单独计算机。还涵盖了 20 世纪 60 年代发生的计算向分时系统的范式转变，因为这影响了阿波罗计划的导航计算机。最后，以电传操纵系统为例，介绍了阿波罗制导计算机开发的直接结果，并对可能的进一步开发进行了展望。
航空电子设备中的安全关键通信
摘要 当今的飞机使用电传操纵系统进行操纵。这些安全关键型分布式系统称为飞行控制系统，对连接系统各部分的通信网络提出了很高的要求。可靠性、可预测性、灵活性、低重量和成本都是设计安全关键型通信系统时需要考虑的重要因素。在本论文中，我们讨论和研究了认证问题、航空电子设备的要求、故障管理、航空电子设备中安全关键型通信系统的协议和拓扑。本论文研究的协议包括：TTP/C、FlexRay 和 AFDX，使用 MIL-STD-1553 作为参考协议。使用模拟点对点作为参考架构。描述并评估了协议的功能，例如服务、成熟度、支持的物理层和拓扑。然后通过使用每种协议进行传感器、执行器和飞行计算机之间高度关键通信的飞行控制系统的理论实现，说明了每种协议的优缺点。结果表明，从理论角度来看，TTP/C 可以用作点对点飞行控制系统的替代品。但是，有许多有关物理层的问题需要检查。最后，TTP/C 集群已经实现，并进行了基本功能测试。计划是对延迟、启动时间和重新集成时间进行测试，但获取这些测试的适当硬件的时间超过了论文工作的时间。在这篇论文的时间范围之外，萨博将继续进行更高级的测试。
航空电子设备中的安全关键通信
摘要 当今的飞机使用电传操纵系统进行操纵。这些安全关键型分布式系统称为飞行控制系统，对连接系统各部分的通信网络提出了很高的要求。可靠性、可预测性、灵活性、低重量和成本都是设计安全关键型通信系统时需要考虑的重要因素。在本论文中，我们讨论和研究了认证问题、航空电子设备的要求、故障管理、航空电子设备中安全关键型通信系统的协议和拓扑。本论文研究的协议包括：TTP/C、FlexRay 和 AFDX，使用 MIL-STD-1553 作为参考协议。使用模拟点对点作为参考架构。描述并评估了协议的功能，例如服务、成熟度、支持的物理层和拓扑。然后通过使用每种协议进行传感器、执行器和飞行计算机之间高度关键通信的飞行控制系统的理论实现，说明了每种协议的优缺点。结果表明，从理论角度来看，TTP/C 可以用作点对点飞行控制系统的替代品。但是，有许多有关物理层的问题需要检查。最后，TTP/C 集群已经实现，并进行了基本功能测试。计划是对延迟、启动时间和重新集成时间进行测试，但获取这些测试的适当硬件的时间超过了论文工作的时间。在这篇论文的时间范围之外，萨博将继续进行更高级的测试。
评估用于空间机器人操作的基于图像的视觉致毒技术
机器人臂对于多种外星应用至关重要。平面流动器（图1）使用机器人臂收集科学数据并处理样品。类似地，轨道机器人臂半自治地在国际空间站（ISS）进行泊位，检查和组装的操作（图2）。空间中的大多数现有操作系统都需要由宇航员或地面控制器进行远程处理，由于通信延迟以及对高技能运营商的需求，这可能是具有挑战性的。此外，快速增长的空间工业化工作需要自动操纵系统，以适应人类干预最少的动态场景[1]。开发用于空间机器人操纵器的Visuomotor技能可以显着增强自动操作。这些技能使机器人能够识别和跟踪对象，并在执行操纵任务时浏览复杂和动态的环境，增强灵活性和鲁棒性。机器人可以通过使用视觉伺服（VS）策略来获取视觉运动技能，以根据视觉观察来控制机器人的相对运动。由此产生的精度提高将使关键的内部维修任务，例如加油，重新定位，组件更换或修复失败的卫星。这项工作介绍了四种IBVS技术的比较，这些技术可用于增强自主空间机器人操作。我们评估了复杂的旋转转换场景中的不同深度估计方法，传感器方式，特征和控制定律。此外，我们通过组装方案评估ISAM功能。
人工智能智能算法能够自动表征所应用频率的正负介电泳范围
摘要：本研究描述了一种现象学方法，用于自动确定正负介电泳 (DEP) 的频率范围——一种可用于大规模并行微纳米组装的电动力。实验装置由带有金微电极阵列的微加工芯片组成，该芯片连接到一个函数发生器，该函数发生器能够数字控制 1 V（峰峰值）的交流信号和 10 kHz 至 1 MHz 范围内的各种频率。乳胶微珠（直径 3 µ m）的悬浮液在 DEP 力的影响下被吸引或排斥在微电极上，这是施加频率的函数。珠子运动的视频通过连接到显微镜的数码相机捕捉。OpenCV 软件包用于对图像进行数字分析并识别珠子。通过人工智能 (AI) 算法比较已识别珠子的连续帧位置，该算法确定微珠的云行为，并通过算法确定珠子是否受到电极的吸引或排斥。根据确定的珠子行为，算法将增加或减少应用的频率并执行由计算机控制的函数发生器的数字命令。因此，研究平台的运行完全自动化。AI 引导平台已确定正 DEP (pDEP) 在 500 kHz 频率以下活跃，负 DEP (nDEP) 在 1 MHz 频率以上有证据，交叉频率在 500 kHz 和 1 MHz 之间。这些结果与之前发表的通过实验确定的乳胶微珠的频率相关 DEP 行为一致。本研究描述的由实时 AI 引导反馈回路辅助的现象学方法将有助于主动操纵系统以实现期望的现象学结果，例如在电极处收集粒子，即使由于相互作用力的复杂性和多样性，无法进行基于模型的预测。