Programming Robots with an Agent-Oriented BDI-based Control Architecture: Explorations using the JaCa and Webots Platforms

La crescente disponibilit�� di dispositivi meccanici e -soprattutto - elettronici le cui performance aumentano mentre il loro costo diminuisce, ha permesso al campo della robotica di compiere notevoli progressi. Tali progressi non sono stati fatti unicamente per ci�� che riguarda la robotica per uso industriale, nelle catene di montaggio per esempio, ma anche per quella branca della robotica che comprende i robot autonomi domestici. Questi sistemi autonomi stanno diventando, per i suddetti motivi, sempre pi�� pervasivi, ovvero sono immersi nello stesso ambiente nel quale vivono gli essere umani, e interagiscono con questi in maniera proattiva. Essi stanno compiendo quindi lo stesso percorso che hanno attraversato i personal computer all'incirca 30 anni fa, passando dall'essere costosi ed ingombranti mainframe a disposizione unicamente di enti di ricerca ed universit��, ad essere presenti all'interno di ogni abitazione, per un utilizzo non solo professionale ma anche di assistenza alle attivit�� quotidiane o anche di intrattenimento. Per questi motivi la robotica �� un campo dell'Information Technology che interessa sempre pi�� tutti i tipi di programmatori software. Questa tesi analizza per prima cosa gli aspetti salienti della programmazione di controllori per robot autonomi (ovvero senza essere guidati da un utente), quindi, come l'approccio basato su agenti sia appropriato per la programmazione di questi sistemi. In particolare si mostrer�� come un approccio ad agenti, utilizzando il linguaggio di programmazione Jason e quindi l'architettura BDI, sia una scelta significativa, dal momento che il modello sottostante a questo tipo di linguaggio �� basato sul ragionamento pratico degli esseri umani (Human Practical Reasoning) e quindi �� adatto alla implementazione di sistemi che agiscono in maniera autonoma. Dato che le possibilit�� di utilizzare un vero e proprio sistema autonomo per poter testare i controllori sono ridotte, per motivi pratici, economici e temporali, mostreremo come �� facile e performante arrivare in maniera rapida ad un primo prototipo del robot tramite l'utilizzo del simulatore commerciale Webots. Il contributo portato da questa tesi include la possibilit�� di poter programmare un robot in maniera modulare e rapida per mezzo di poche linee di codice, in modo tale che l'aumento delle funzionalit�� di questo risulti un collo di bottiglia, come si verifica nella programmazione di questi sistemi tramite i classici linguaggi di programmazione imperativi. L'organizzazione di questa tesi prevede un capitolo di background nel quale vengono riportare le basi della robotica, della sua programmazione e degli strumenti atti allo scopo, un capitolo che riporta le nozioni di programmazione ad agenti, tramite il linguaggio Jason -quindi l'architettura BDI - e perch�� tale approccio �� adatto alla programmazione di sistemi di controllo per la robotica. Successivamente viene presentata quella che �� la struttura completa del nostro ambiente di lavoro software che comprende l'ambiente ad agenti e il simulatore, quindi nel successivo capitolo vengono mostrate quelle che sono le esplorazioni effettuate utilizzando Jason e un approccio classico (per mezzo di linguaggi classici), attraverso diversi casi di studio di crescente complessit��; dopodich��, verr�� effettuata una valutazione tra i due approcci analizzando i problemi e i vantaggi che comportano questi. Infine, la tesi terminer�� con un capitolo di conclusioni e di riflessioni sulle possibili estensioni e lavori futuri.

Content and English Language Integrated Learning: The use of Moodle in Aircraft Maintenance Training Programs

The aim of this work is to develop a prototype of an e-learning environment that can foster Content and Language Integrated Learning (CLIL) for students enrolled in an aircraft maintenance training program, which allows them to obtain a license valid in all EU member states. Background research is conducted to retrace the evolution of the field of educational technology, analyzing different learning theories ��� behaviorism, cognitivism, and (socio-)constructivism ��� and reflecting on how technology and its use in educational contexts has changed over time. Particular attention is given to technologies that have been used and proved effective in Computer Assisted Language Learning (CALL). Based on the background research and on students��� learning objectives, i.e. learning highly specialized contents and aeronautical technical English, a bilingual approach is chosen, three main tools are identified ��� a hypertextbook, an exercise creation activity, and a discussion forum ��� and the learning management system Moodle is chosen as delivery medium. The hypertextbook is based on the technical textbook written in English students already use. In order to foster text comprehension, the hypertextbook is enriched by hyperlinks and tooltips. Hyperlinks redirect students to webpages containing additional information both in English and in Italian, while tooltips show Italian equivalents of English technical terms. The exercise creation activity and the discussion forum foster interaction and collaboration among students, according to socio-constructivist principles. In the exercise creation activity, students collaboratively create a workbook, which allow them to deeply analyze and master the contents of the hypertextbook and at the same time create a learning tool that can help them, as well as future students, to enhance learning. In the discussion forum students can discuss their individual issues, content-related, English-related or e-learning environment-related, helping one other and offering instructors suggestions on how to improve both the hypertextbook and the workbook based on their needs.

Applying the reactive programming paradigm: Toward a more declarative application development approach

After almost 10 years from ���The Free Lunch Is Over��� article, where the need to parallelize programs started to be a real and mainstream issue, a lot of stuffs did happened: ��� Processor manufacturers are reaching the physical limits with most of their approaches to boosting CPU performance, and are instead turning to hyperthreading and multicore architectures; ��� Applications are increasingly need to support concurrency; ��� Programming languages and systems are increasingly forced to deal well with concurrency. This thesis is an attempt to propose an overview of a paradigm that aims to properly abstract the problem of propagating data changes: Reactive Programming (RP). This paradigm proposes an asynchronous non-blocking approach to concurrency and computations, abstracting from the low-level concurrency mechanisms.