Mejorando la robustez de aplicaciones frente a fallos transitorios

Computer chips implementation technologies evolving to obtain more performance are increasing the probability of transient faults. As this probability grows and on-chip solutions are expensive or tend to degrade processor performance, the efforts to deal with these transient faults in higher levels (such as the operating system or even at the application level) are increasing. Mostly, these efforts are trying to avoid silent data corruptions using hardware, software and hybrid based techniques to add redundancy to detect the errors generated by the transient faults. This work presents our proposal to improve the robustness of applications with source code based transformation adding redundancy. Also, our proposal takes account of the tradeoff between the improved robustness and the overhead generated by the added redundancy.

Simulación de departamentos de urgencias empleando un modelo basado en agentes

Los servicios de salud son sistemas muy complejos, pero de alta importancia, especialmente en algunos momentos críticos, en todo el mundo. Los departamentos de urgencias pueden ser una de las áreas más dinámicas y cambiables de todos los servicios de salud y a la vez más vulnerables a dichos cambios. La mejora de esos departamentos se puede considerar uno de los grandes retos que tiene cualquier administrador de un hospital, y la simulación provee una manera de examinar este sistema tan complejo sin poner en peligro los pacientes que son atendidos. El objetivo de este trabajo ha sido el modelado de un departamento de urgencias y el desarrollo de un simulador que implementa este modelo con la finalidad de explorar el comportamiento y las características de dicho servicio de urgencias. El uso del simulador ofrece la posibilidad de visualizar el comportamiento del modelo con diferentes parámetros y servirá como núcleo de un sistema de ayuda a la toma de decisiones que pueda ser usado en departamentos de urgencias. El modelo se ha desarrollado con técnicas de modelado basado en agentes (ABM) que permiten crear modelos funcionalmente más próximos a la realidad que los modelos de colas o de dinámicas de sistemas, al permitir la inclusión de la singularidad que implica el modelado a nivel de las personas. Los agentes del modelo presentado, descritos internamente como máquinas de estados, representan a todo el personal del departamento de urgencias y los pacientes que usan este servicio. Un análisis del modelo a través de su implementación en el simulador muestra que el sistema se comporta de manera semejante a un departamento de urgencias real.

Agent based simulation to optimise emergency departments

Nowadays, many of the health care systems are large and complex environments and quite dynamic, specifically Emergency Departments, EDs. It is opened and working 24 hours per day throughout the year with limited resources, whereas it is overcrowded. Thus, is mandatory to simulate EDs to improve qualitatively and quantitatively their performance. This improvement can be achieved modelling and simulating EDs using Agent-Based Model, ABM and optimising many different staff scenarios. This work optimises the staff configuration of an ED. In order to do optimisation, objective functions to minimise or maximise have to be set. One of those objective functions is to find the best or optimum staff configuration that minimise patient waiting time. The staff configuration comprises: doctors, triage nurses, and admissions, the amount and sort of them. Staff configuration is a combinatorial problem, that can take a lot of time to be solved. HPC is used to run the experiments, and encouraging results were obtained. However, even with the basic ED used in this work the search space is very large, thus, when the problem size increases, it is going to need more resources of processing in order to obtain results in an acceptable time.

Predictive and distributed routing balancing (PR-DRB): high speed interconnection networks

Current parallel applications running on clusters require the use of an interconnection network to perform communications among all computing nodes available. Imbalance of communications can produce network congestion, reducing throughput and increasing latency, degrading the overall system performance. On the other hand, parallel applications running on these networks posses representative stages which allow their characterization, as well as repetitive behavior that can be identified on the basis of this characterization. This work presents the Predictive and Distributed Routing Balancing (PR-DRB), a new method developed to gradually control network congestion, based on paths expansion, traffic distribution and effective traffic load, in order to maintain low latency values. PR-DRB monitors messages latencies on intermediate routers, makes decisions about alternative paths and record communication pattern information encountered during congestion situation. Based on the concept of applications repetitiveness, best solution recorded are reapplied when saved communication pattern re-appears. Traffic congestion experiments were conducted in order to evaluate the performance of the method, and improvements were observed.

Modelo de red de interconexión basado en enlace

La computación de altas prestaciones es una área de la informática que evoluciona rápidamente, en la que actualmente aparecen nuevos computadores que llegan a los petaflops. Al principio del trabajo, se estudian los distintos tipos de redes de interconexión y los modelos de red que se utilizan para medir su latencia. El objetivo de este trabajo, es el diseño, implementación y simulación de un modelo de red de interconexión basado en enlace, que tiene en cuenta la información de topología y enrutamiento de la red de interconexión. Teniendo en cuenta que los modelos son una abstracción del sistema, en éste trabajo se hace la verificación y validación del modelo, para asegurar que éste se aproxima a lo planteado en el diseño y también que se parece al sistema que se quiere modelar.

Posicionamiento en redes WiMAX: implementación de una solución real

Aquest projecte estudia la implantació d’un sistema de posicionament a l’interior d’un edifici que compti amb una xarxa WiMAX. Per començar, s’analitzaran les característiques principals d’aquesta tecnología, la configuració de la xarxa amb la que treballarem i s’explicaran els mètodes de posicionament existents avui en dia. Més endavant s’estudiaran els aspectes més importants de la nostra aplicació: l’escenari, l’estimació de la distancia i l’estimació de la posició. Finalment, després d’analitzar els resultats de diverses mesures, es dissenyaran tres mètodes pel càlcul de la posició i s’aplicarà el nostre procediment en més de 15 escenaris de posicionament diferents, amb l’objectiu de comparar els resultats i definir quin dels mètodes aconsegueix un posicionament més precís.

Underwater Gigamosaicing

El procés de fusió de dues o més imatges de la mateixa escena en una d'única i més gran és conegut com a Image Mosaicing. Un cop finalitzat el procés de construcció d'un mosaic, els límits entre les imatges són habitualment visibles, degut a imprecisions en els registres fotomètric i geomètric. L'Image Blending és l'etapa del procediment de mosaicing a la que aquests artefactes són minimitzats o suprimits. Existeixen diverses metodologies a la literatura que tracten aquests problemes, però la majoria es troben orientades a la creació de panorames terrestres, imatges artístiques d'alta resolució o altres aplicacions a les quals el posicionament de la càmera o l'adquisició de les imatges no són etapes rellevants. El treball amb imatges subaquàtiques presenta desafiaments importants, degut a la presència d'scattering (reflexions de partícules en suspensió) i atenuació de la llum i a condicions físiques extremes a milers de metres de profunditat, amb control limitat dels sistemes d'adquisició i la utilització de tecnologia d'alt cost. Imatges amb il·luminació artificial similar, sense llum global com la oferta pel sol, han de ser unides sense mostrar una unió perceptible. Les imatges adquirides a gran profunditat presenten una qualitat altament depenent de la profunditat, i la seva degradació amb aquest factor és molt rellevant. El principal objectiu del treball és presentar dels principals problemes de la imatge subaquàtica, seleccionar les estratègies més adequades i tractar tota la seqüència adquisició-procesament-visualització del procés. Els resultats obtinguts demostren que la solució desenvolupada, basada en una Estratègia de Selecció de Límit Òptim, Fusió en el Domini del Gradient a les regions comunes i Emfatització Adaptativa d'Imatges amb baix nivell de detall permet obtenir uns resultats amb una alta qualitat. També s'ha proposat una estratègia, amb possibilitat d'implementació paral·lela, que permet processar mosaics de kilòmetres d'extensió amb resolució de centímetres per píxel.

Estudi dinàmic i manipulació de fluxos en monocapes de Langmuir de molècules fotosensibles

Durant el període de gaudiment de la beca, des del dia 9 de març del 2007 fins el dia 8 de març del 2010, s’han dut a terme diferents tipus d’experiments amb sistemes bidimensionals com són les monocapes de Langmuir. Inicialment es va començar per l’estudi i la caracterització d’aquests sistemes experimentals, tant en repòs com en dinàmic, com és l’estudi de la reposta col•lectiva molecular de dominis d’un azoderivat fotosensible al rotar el pla de polarització mentre es mante sota il•luminació constant i els estudis de sistemes bidimensionals al collapse que es poden relacionar a les propietats viscoplàstiques dels sòlids. Una altra via d’estudi és la reologia d’aquests sistemes bidimensionals quan flueixen a través de canals. Arrel del sistema experimental més simple, una monocapa fluint per un canal, s’ha observat i estudiat l’efecte coll d’ampolla. Un cop assolit i estudiat el sistema més senzill, s’han aplicat tècniques més complexes de fabricació per fotolitografia per fer fluir monocapes de Langmuir per circuits on hi ha un gran contrast de mullat. Un cop aquests circuits es van implementar satisfactòriament en un sistema pel control de fluxos bidimensionals, es posen de manifest les possibles aplicacions futures d’aquests sistemes per l’estudi i el desenvolupament de la microfluídica bidimensional.

Configuración de la entrada/salida paralela para el cómputo de altas prestaciones

La E/S Paralela es un área de investigación que tiene una creciente importancia en el cómputo de Altas Prestaciones. Si bien durante años ha sido el cuello de botella de los computadores paralelos en la actualidad, debido al gran aumento del poder de cómputo, el problema de la E/S se ha incrementado y la comunidad del Cómputo de Altas Prestaciones considera que se debe trabajar en mejorar el sistema de E/S de los computadores paralelos, para lograr cubrir las exigencias de las aplicaciones científicas que usan HPC. La Configuración de la Entrada/Salida (E/S) Paralela tiene una gran influencia en las prestaciones y disponibilidad, por ello es importante “Analizar configuraciones de E/S paralela para identificar los factores claves que influyen en las prestaciones y disponibilidad de la E/S de Aplicaciones Científicas que se ejecutan en un clúster”. Para realizar el análisis de las configuraciones de E/S se propone una metodología que permite identificar los factores de E/S y evaluar su influencia para diferentes configuraciones de E/S formada por tres fases: Caracterización, Configuración y Evaluación. La metodología permite analizar el computador paralelo a nivel de Aplicación Científica, librerías de E/S y de arquitectura de E/S, pero desde el punto de vista de la E/S. Los experimentos realizados para diferentes configuraciones de E/S y los resultados obtenidos indican la complejidad del análisis de los factores de E/S y los diferentes grados de influencia en las prestaciones del sistema de E/S. Finalmente se explican los trabajos futuros, el diseño de un modelo que de soporte al proceso de Configuración del sistema de E/S paralela para aplicaciones científicas. Por otro lado, para identificar y evaluar los factores de E/S asociados con la disponibilidad a nivel de datos, se pretende utilizar la Arquitectura Tolerante a Fallos RADIC.

Eines interactives per l'aprenentatge de la dinàmica i el control dels convertidors de potència

El projecte s'ha centrat en el disseny i desenvolupament de laboratoris virtuals per a la docència del dispositius i mètodes de gestió d’energia. Això s’ha realitzat a dos nivells clarament diferenciats, el primer grup de laboratoris correspon als convertidors electrònics de potencia i el segon grup de laboratoris correspon a un conjunt de casos d’aplicacions concretes. En el primer grup es descriu el detall del funcionament dels diferents elements mentre que en el segon els descriuen les idees i conceptes bàsics de funcionament. Els laboratoris virtuals de convertidors electrònics de potència inclouen el convertidor elevador (boost), el convertidor reductor (buck), i convertidors acobladors magnèticament. Aquestes permeten estudiar el comportament dinàmica des d’un punt de vista commutat o bé promitjat, les aplicacions incorporen també la possibilitat de sintonitzar els controladors. Aquestes aplicacions han estat desenvolupades per ser un complement per les sessions de pràctiques presencials. Els laboratoris virtuals d’aplicacions, inclouen els sistema de transport metropolità, el vehicle híbrid i els sistemes de gestió de talls transitoris en el subministrament d’energia principalment. Aquestes laboratoris permeten introduir els estudiants de forma qualitativa en els diferents conceptes i tècniques emprades en els sistemes de generació, transport i transformació d’energia. Totes les aplicacions han estat desenvolupades emprant Easy JAVA Simulations, aquesta eina permet desenvolupar laboratoris multiplataforma fàcilment distribuïbles a través d’internet.

Consolidació de la Plataforma COMalaWEB com a eina Web d'autoaprenentatge per a l'EEES

La plataforma d’e-learning: COMalaWEB és una eina multimedia de suport a l’estudi, l’experimentació i l’adquisició de tècniques d’autoaprenentatge. COMalaWEB s’ofereix com a punt de trobada entre estudiants, professors i altres professionals relacionats amb el mon de les telecomunicacions i/o de la docència universitària. Mitjançant el present projecte s’ha dut a terme la consolidació de la plataforma COMalaWEB com a eina WWW d'autoaprenentatge per a l'EEES (Estudis de Bachelor i de Màster): Dins de la plataforma s’hi ha integrat un Laboratori Virtual per a comunicacions analògiques i digitals (LaViCAD) que ofereix activitats experimentals amb un gran ventall de possibilitats que van des de les demostracions teòriques fins a l’emulació de sistemes de comunicacions quotidians com per exemple la televisió digital o el sistema Wifi dels sistemes WLAN. L’altre gran component de la plataforma es la base de dades de continguts empaquetada en unitats bàsiques anomenades objectes de coneixement, organitzada en cursos, integren tant continguts teòrics com un conjunt d’exercicis proposats per a aprofundir cadascun dels temes tractats. Amb l’actual projecte s’ha treballat en les següents línies d’actuació: - Integració dels simuladors del laboratori LAVICAD a la plataforma d’autoaprenentatge. - Creació de base de dades de recursos docents basats en paquets SCORM per a oferir materials docents de tipus teòric i col·leccions d’exercicis resolts en el marc de les diferents assignatures participants en el projecte. - Creació de base de dades de tipus qüestionari per a oferir exercicis a treballar en el marc de les diferents assignatures participants en el projecte. - Inserció de metodologies docents basades en els anteriors recursos en diferents assignatures d’estudis d’enginyeria i de màster.

Projecte pilot d'innovació docent de l'assignatura Estructura de Computadors I

L'objectiu del projecte ha estat la millora de la qualitat docent de l'assignatura Estructura de Computadors I, impartida a la Facultat d'Informàtica de Barcelona (UPC) dins els estudis d'Enginyeria Informàtica, Enginyeria Tècnica en Informàtica de Sistemes i Enginyeria Tècnica en Informàtica de Gestió. S'ha treballat en quatre línies d'actuació: (i) aplicació de tècniques d'aprenentatge actiu a les classes; (ii) aplicació de tècniques d'aprenentage cooperatiu no presencials; (iii) implantació de noves TIC i adaptació de les ja emprades per tal d'habilitar mecanismes d'autoavaluació i de realimentació de la informació referent a l'avaluació; i (iv) difusió de les experiències derivades de les diferents actuacions. Referent a les dues primeres mesures s'avalua l'impacte de metodologies docents que afavoreixen l'aprenentatge actiu tant de forma presencial com no presencial, obtenint-se clares millores en el rendiment respecte a altres metodologies utilitzades anteriorment enfocades a la realització de classes del tipus magistral, en què únicament es posa a l'abast dels alumnes la documentació de l'assignatura per a què puguin treballar de forma responsable. Les noves metodologies fan especial èmfasi en el treball en grup a classe i la compartició de les experiències fora de classe a través de fòrums de participació. La mesura que ha requerit més esforç en aquest projecte és la tercera, amb el desenvolupament d'un entorn d'interfície web orientat a la correcció automàtica de programes escrits en llenguatge assemblador. Aquest entorn permet l'autoavaluació per part dels alumnes dels exercicis realitzats a l'assignatura, amb obtenció d'informació detallada sobre les errades comeses. El treball realitzat dins d'aquest projecte s'ha publicat en congressos rellevants en l'àrea docent tant a nivell estatal com internacional. El codi font de l'entorn esmentat anteriorment es posa a disposició pública a través d'un enllaç a la web.

Utilització del robot mòbil com a eina d'aprenentatge en ensenyaments tècnics

En aquest Projecte de Millora de la Qualitat Docent es descriu el disseny, la construcció i la utilització d’un robot mòbil com a eina docent en titulacions d’Enginyeria. El robot mòbil té com a element de control un PC portàtil convencional per tal de facilitar el procés d’aprenentatge de l’alumnat estigui centrat en l’objectiu de les pràctiques i no en el funcionament i control del robot. A més a més, el robot disposa d’un elevat nombre de sensors i actuadors per tal d’oferir un elevat grau d’interdisciplinaritat.

Els cultius in vitro i el desenvolupament vegetal

Biotecnologia Vegetal de materials de treball que incorporin les TICs. El material elaborat ha estat un llibre electrònic utilitzable tant on-line (web) com off-line (CD). Els materials generats com a resultes d’aquest projecte han estat situats en un servidor de la UdL accessible des de l’exterior de la Universitat. Aquest llibre electrònic és d’accés obert i es pot consultar on-line a l’URL (http://sakai.udl.es/cursos/76304/indexC.htm). El llibre electrònic conté un total de 98 Mb d’informació hipermèdia i hipertexual distribuïda en més de 380 arxius dels quals 50 són pàgines html, 10 arxius doc, 10 arxius pdf, 258 imatges fixes i 8 arxius de vídeo en format flash (swf). L’accés al llibre electrònic es realitza a través d’una pantalla inicial que dóna pas a un menú que distribueix els materials en 7 apartats. Els textos estan acompanyats de gran quantitat d’imatges fotogràfiques, gràfics, esquemes, imatges infogràfiques i videoclips generats de novo per aquest projecte. En dissenyar la web s’han tingut en compte criteris de confiabilitat, accessibilitat i usabilitat. El primer disseny de la web ha estat validat per un panel d’usuaris i utilitzat posteriorment amb alumnes durant el curs 2007-2008. Les observacions i suggeriments fets per aquests ja han estat incorporats en aquest document final. Una primera enquesta de satisfacció realitzada amb aquest alumnat permet concloure, a títol provisional donat lo reduït de la població enquestada, que l’alumnat mostra un grau de coneixement de les eines TIC suficient i que consideren positiva la incorporació de materials multimèdia com a recurs educatiu. A més a més, la realització d’aquest projecte i la seva aplicació a l’aula ha estat presentada en dues ponències al “Congreso Internacional de Docencia y Innovación Universitaria”.