On Automating the Doctrine of Double Effect

The doctrine of double effect ($\mathcal{DDE}$) is a long-studied ethical principle that governs when actions that have both positive and negative effects are to be allowed. The goal in this paper is to automate $\mathcal{DDE}$. We briefly present $\mathcal{DDE}$, and use a first-order modal logic, the deontic cognitive event calculus, as our framework to formalize the doctrine. We present formalizations of increasingly stronger versions of the principle, including what is known as the doctrine of triple effect. We then use our framework to simulate successfully scenarios that have been used to test for the presence of the principle in human subjects. Our framework can be used in two different modes: One can use it to build $\mathcal{DDE}$-compliant autonomous systems from scratch, or one can use it to verify that a given AI system is $\mathcal{DDE}$-compliant, by applying a $\mathcal{DDE}$ layer on an existing system or model. For the latter mode, the underlying AI system can be built using any architecture (planners, deep neural networks, bayesian networks, knowledge-representation systems, or a hybrid); as long as the system exposes a few parameters in its model, such verification is possible. The role of the $\mathcal{DDE}$ layer here is akin to a (dynamic or static) software verifier that examines existing software modules. Finally, we end by presenting initial work on how one can apply our $\mathcal{DDE}$ layer to the STRIPS-style planning model, and to a modified POMDP model.This is preliminary work to illustrate the feasibility of the second mode, and we hope that our initial sketches can be useful for other researchers in incorporating DDE in their own frameworks.Comment: 26th International Joint Conference on Artificial Intelligence 2017; Special Track on AI & Autonom

Farm Labor and Farm Costs, 1952

Farm Management,

Fourth Annual Report of the Farm Management Service for Farmers of Northern Minnesota for the Year 1934 (April 1, 1934 to April 1, 1935)

Farm Management,

Toward Cognitive and Immersive Systems: Experiments in a Cognitive Microworld

As computational power has continued to increase, and sensors have become more accurate, the corresponding advent of systems that are at once cognitive and immersive has arrived. These \textit{cognitive and immersive systems} (CAISs) fall squarely into the intersection of AI with HCI/HRI: such systems interact with and assist the human agents that enter them, in no small part because such systems are infused with AI able to understand and reason about these humans and their knowledge, beliefs, goals, communications, plans, etc. We herein explain our approach to engineering CAISs. We emphasize the capacity of a CAIS to develop and reason over a `theory of the mind' of its human partners. This capacity entails that the AI in question has a sophisticated model of the beliefs, knowledge, goals, desires, emotions, etc.\ of these humans. To accomplish this engineering, a formal framework of very high expressivity is needed. In our case, this framework is a \textit{cognitive event calculus}, a particular kind of quantified multi-operator modal logic, and a matching high-expressivity automated reasoner and planner. To explain, advance, and to a degree validate our approach, we show that a calculus of this type satisfies a set of formal requirements, and can enable a CAIS to understand a psychologically tricky scenario couched in what we call the \textit{cognitive polysolid framework} (CPF). We also formally show that a room that satisfies these requirements can have a useful property we term \emph{expectation of usefulness}. CPF, a sub-class of \textit{cognitive microworlds}, includes machinery able to represent and plan over not merely blocks and actions (such as seen in the primitive `blocks worlds' of old), but also over agents and their mental attitudes about both other agents and inanimate objects.Comment: Submitted to Advances of Cognitive Systems 201

Local order measurement in SnGe alloys and monolayer Sn films on Si with reflection electron energy loss spectrometry

Measurements of local order are demonstrated in Sn-containing alloys and epitaxial monolayer thickness films by analysis of extended-edge energy loss fine structure (EXELFS) data obtained by reflection electron energy loss spectrometry (REELS). These measurements of short-range order provide a complement to the chemical information obtained with REELS and long-range order obtained using reflection high energy electron diffraction. The results suggest that EXELFS measurements are practical for samples mounted on the growth manipulator in a molecular beam epitaxy chamber. Advantages and limitations of reflection EXELFS are discussed

Two novel glycyl radical decarboxylase systems from Clostridium scatologenes and Tannerella forsythensis

Die chemisch schwierige Decarboxylierung von 4-Hydroxyphenylacetat zu p-Kresol wird durch das Enzym 4-Hydroxyphenylacetat-Decarboxylase (4-Hpd) katalysiert. Dieses Enzym wurde gereinigt und als Prototyp einer neuen Gruppe innerhalb der Glycylradikalfamilie (GREs) charakterisiert. Frühere Studien haben gezeigt, dass dieses System in C. difficile Eigenschaften aufweist, die es von den gut untersuchten Systemen Pyruvat Format Lyase (Pfl) und anaerobe Ribonucleotid Reduktase (Nrd) unterscheiden. In dieser Arbeit wurden ähnliche Gene aus Clostridium scatologenes (Csd) und Tannerella forsythensis (Tfd) kloniert und in Escherichia coli exprimiert. Die rekombinanten Enzyme wurden gereinigt und vorläufig charakterisiert. Die rekombinanten Decarboxylasen konnten als Hetereokotamere (HpdBC und CsdBC) oder Heterotetramerer (TfdBC) gereinigt werden, waren aus großen (B) und kleinen (C) Untereinheiten in äquimolaren Mengen zusammen gesetzt, und enthielten im Gegensatz zu Pfl und Nrd vier Eisen- und vier Schwefel-Atome pro Heterodimer. Während das Csd System 4-Hydroxyphenylacetat-Decarboxylase Aktivität zeigte und sowohl von CsdA als auch von HpdA aktiviert wurde, war das Tfd System unter allen getesteten Versuchsbedingungen inaktiv, zeigte aber eine teilweise Aktivierung zur Glycyl-Radikal-Form. Wurden die große Untereinheiten der einzelnen Decarboxylasen genetisch mit den kleinen Untereinheiten kombiniert, konnten in einigen Fällen lösliche Proteine gereinigt werden. Auch hier betrug das molare Verhältnis der beiden Untereinheiten 1:1 und es konnten Eisen und Schwefel nachgewiesen werden. Allerdings waren die nativen Komplexe dieser Proteine deutlich kleiner und konnten nicht in die Glycyl-Radikal-Form überführt werden. Die rekombinanten Aktivatoren (CsdA bzw. TfdA) waren Monomere und enthielten 7-8 Eisen- und 6-7 Schwefel-Atome pro Monomer, das auf einen zweiten, zusätzlich zu dem aus Pfl und Nrd bekannten, [4Fe-4S]-Kluster schließen ließ. Der im EPR detektierte, katalytisch entscheidende [4Fe-4S]+ Kluster wurde in CsdA und HpdA nachgewiesen, unterschied sich aber von den Signalen des Pfl- Activator sowie des Nrd- Activator; im Gegensatz zu letzteren beeinflusste die Substratbindung das EPR-Signal nicht signifikant. Der Aktivierungsprozess von CsdBC sowie HpdBC mit den jeweiligen Aktivatoren war transient; einem steilen Anstieg an spezifischer Aktivität in etwa 10 Minuten folgte ein langsamerer Inaktivierungsprozess mit einer Halbwertszeit von etwa 30 Minuten. Das hierbei das Glycylradikal verschwindet, konnte durch sauerstoff-induzierte Spaltung den aktiven Decarboxylase mittels SDS-PAGE sowie in EPR Messungen gezeigt werden. Ob diese Inaktivierung durch ein Elektron aus dem zusätzlichen [4Fe-4S]-Kluster des Aktivators verursacht wird oder durch den [4Fe4S]-Kluster der Decarboxylasen vermittelt wird, bleibt Gegenstand aktueller Untersuchunge