Equational Reasoning about Object-Oriented Programs

Formal verification of software can be an enormous task. This fact brought some software engineers to claim that formal verification is not feasible in practice. One possible method of supporting the verification process is a programming language that provides powerful abstraction mechanisms combined with intensive reuse of code. In this thesis we present a strongly typed functional object-oriented programming language. This language features type operators of arbitrary kind corresponding to so-called type protocols. Sub classing and inheritance is based on higher-order matching, i.e., utilizes type protocols as basic tool for reuse of code. We define the operational and axiomatic semantics of this language formally. The latter is the basis of the interactive proof assistant VOOP (Verified Object-Oriented Programs) that allows the user to prove equational properties of programs interactively.

Generating Relation Algebras for Qualitative Spatial Reasoning

Basic relationships between certain regions of space are formulated in natural language in everyday situations. For example, a customer specifies the outline of his future home to the architect by indicating which rooms should be close to each other. Qualitative spatial reasoning as an area of artificial intelligence tries to develop a theory of space based on similar notions. In formal ontology and in ontological computer science, mereotopology is a first-order theory, embodying mereological and topological concepts, of the relations among wholes, parts, parts of parts, and the boundaries between parts. We shall introduce abstract relation algebras and present their structural properties as well as their connection to algebras of binary relations. This will be followed by details of the expressiveness of algebras of relations for region based models. Mereotopology has been the main basis for most region based theories of space. Since its earliest inception many theories have been proposed for mereotopology in artificial intelligence among which Region Connection Calculus is most prominent. The expressiveness of the region connection calculus in relational logic is far greater than its original eight base relations might suggest. In the thesis we formulate ways to automatically generate representable relation algebras using spatial data based on region connection calculus. The generation of new algebras is a two pronged approach involving splitting of existing relations to form new algebras and refinement of such newly generated algebras. We present an implementation of a system for automating aforementioned steps and provide an effective and convenient interface to define new spatial relations and generate representable relational algebras.

Aprovechamiento del alumno de enseñanza media superior, en el área de matemáticas dentro del sistema modular: Un análisis de su dimensión psicopedagógica

Tesis ( Maestría en Enseñanza Superior) U.A.N.L.

An interview with Avigail Eisenberg : “Reasoning about the Identity of Aboriginal People”

Document de travail

Deliberative Democracy and Precautionary Public Reasoning : Exploratory Thoughts

article

Dynamic Facility Location with Modular Capacities : Models, Algorithms and Applications in Forestry

Les décisions de localisation sont souvent soumises à des aspects dynamiques comme des changements dans la demande des clients. Pour y répondre, la solution consiste à considérer une flexibilité accrue concernant l’emplacement et la capacité des installations. Même lorsque la demande est prévisible, trouver le planning optimal pour le déploiement et l'ajustement dynamique des capacités reste un défi. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur des problèmes de localisation avec périodes multiples, et permettant l'ajustement dynamique des capacités, en particulier ceux avec des structures de coûts complexes. Nous étudions ces problèmes sous différents points de vue de recherche opérationnelle, en présentant et en comparant plusieurs modèles de programmation linéaire en nombres entiers (PLNE), l'évaluation de leur utilisation dans la pratique et en développant des algorithmes de résolution efficaces. Cette thèse est divisée en quatre parties. Tout d’abord, nous présentons le contexte industriel à l’origine de nos travaux: une compagnie forestière qui a besoin de localiser des campements pour accueillir les travailleurs forestiers. Nous présentons un modèle PLNE permettant la construction de nouveaux campements, l’extension, le déplacement et la fermeture temporaire partielle des campements existants. Ce modèle utilise des contraintes de capacité particulières, ainsi qu’une structure de coût à économie d’échelle sur plusieurs niveaux. L'utilité du modèle est évaluée par deux études de cas. La deuxième partie introduit le problème dynamique de localisation avec des capacités modulaires généralisées. Le modèle généralise plusieurs problèmes dynamiques de localisation et fournit de meilleures bornes de la relaxation linéaire que leurs formulations spécialisées. Le modèle peut résoudre des problèmes de localisation où les coûts pour les changements de capacité sont définis pour toutes les paires de niveaux de capacité, comme c'est le cas dans le problème industriel mentionnée ci-dessus. Il est appliqué à trois cas particuliers: l'expansion et la réduction des capacités, la fermeture temporaire des installations, et la combinaison des deux. Nous démontrons des relations de dominance entre notre formulation et les modèles existants pour les cas particuliers. Des expériences de calcul sur un grand nombre d’instances générées aléatoirement jusqu’à 100 installations et 1000 clients, montrent que notre modèle peut obtenir des solutions optimales plus rapidement que les formulations spécialisées existantes. Compte tenu de la complexité des modèles précédents pour les grandes instances, la troisième partie de la thèse propose des heuristiques lagrangiennes. Basées sur les méthodes du sous-gradient et des faisceaux, elles trouvent des solutions de bonne qualité même pour les instances de grande taille comportant jusqu’à 250 installations et 1000 clients. Nous améliorons ensuite la qualité de la solution obtenue en résolvent un modèle PLNE restreint qui tire parti des informations recueillies lors de la résolution du dual lagrangien. Les résultats des calculs montrent que les heuristiques donnent rapidement des solutions de bonne qualité, même pour les instances où les solveurs génériques ne trouvent pas de solutions réalisables. Finalement, nous adaptons les heuristiques précédentes pour résoudre le problème industriel. Deux relaxations différentes sont proposées et comparées. Des extensions des concepts précédents sont présentées afin d'assurer une résolution fiable en un temps raisonnable.

Regelbasiertes Reasoning auf massiv paralleler Hardware

Eine wesentliche Funktionalität bei der Verwendung semantischer Technologien besteht in dem als Reasoning bezeichneten Prozess des Ableitens von impliziten Fakten aus einer explizit gegebenen Wissensbasis. Der Vorgang des Reasonings stellt vor dem Hintergrund der stetig wachsenden Menge an (semantischen) Informationen zunehmend eine Herausforderung in Bezug auf die notwendigen Ressourcen sowie der Ausführungsgeschwindigkeit dar. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, adressiert die vorliegende Arbeit das Reasoning durch eine massive Parallelisierung der zugrunde liegenden Algorithmen und der Einführung von Konzepten für eine ressourceneffiziente Ausführung. Diese Ziele werden unter Berücksichtigung der Verwendung eines regelbasierten Systems verfolgt, dass im Gegensatz zur Implementierung einer festen Semantik die Definition der anzuwendenden Ableitungsregeln während der Laufzeit erlaubt und so eine größere Flexibilität bei der Nutzung des Systems bietet. Ausgehend von einer Betrachtung der Grundlagen des Reasonings und den verwandten Arbeiten aus den Bereichen des parallelen sowie des regelbasierten Reasonings werden zunächst die Funktionsweise von Production Systems sowie die dazu bereits existierenden Ansätze für die Optimierung und im Speziellen der Parallelisierung betrachtet. Production Systems beschreiben die grundlegende Funktionalität der regelbasierten Verarbeitung und sind somit auch die Ausgangsbasis für den RETE-Algorithmus, der zur Erreichung der Zielsetzung der vorliegenden Arbeit parallelisiert und für die Ausführung auf Grafikprozessoren (GPUs) vorbereitet wird. Im Gegensatz zu bestehenden Ansätzen unterscheidet sich die Parallelisierung insbesondere durch die gewählte Granularität, die nicht durch die anzuwendenden Regeln, sondern von den Eingabedaten bestimmt wird und sich damit an der Zielarchitektur orientiert. Aufbauend auf dem Konzept der parallelen Ausführung des RETE-Algorithmus werden Methoden der Partitionierung und Verteilung der Arbeitslast eingeführt, die zusammen mit Konzepten der Datenkomprimierung sowie der Verteilung von Daten zwischen Haupt- und Festplattenspeicher ein Reasoning über Datensätze mit mehreren Milliarden Fakten auf einzelnen Rechnern erlauben. Eine Evaluation der eingeführten Konzepte durch eine prototypische Implementierung zeigt für die adressierten leichtgewichtigen Ontologiesprachen einerseits die Möglichkeit des Reasonings über eine Milliarde Fakten auf einem Laptop, was durch die Reduzierung des Speicherbedarfs um rund 90% ermöglicht wird. Andererseits kann der dabei erzielte Durchsatz mit aktuellen State of the Art Reasonern verglichen werden, die eine Vielzahl an Rechnern in einem Cluster verwenden.

Automated Reasoning About Classical Mechanics

In recent years, researchers in artificial intelligence have become interested in replicating human physical reasoning talents in computers. One of the most important skills in this area is predicting how physical systems will behave. This thesis discusses an implemented program that generates algebraic descriptions of how systems of rigid bodies evolve over time. Discussion about the design of this program identifies a physical reasoning paradigm and knowledge representation approach based on mathematical model construction and algebraic reasoning. This paradigm offers several advantages over methods that have become popular in the field, and seems promising for reasoning about a wide variety of classical mechanics problems.

Evaluación del programa modular de autoaprendizaje Cómo buscar empleo.

1. Fundamentar el programa de orientación profesional 'Cómo buscar un empleo' desde un punto de vista teórico-científico. 2. Evaluarlo como instrumento potente capaz de dotar al individuo de las competencias implicadas en la tarea de buscar empleo.. 50 personas inscritas en la oficina de empleo, divididas en dos grupos: grupo 1 (aprendizaje grupal) y grupo 2 (autoaprendizaje) compuestos por 16 y 34 sujetos respectivamente.. Se analiza un primer plan piloto de intervención formativa con dos grupos sometidos cada uno a un tipo de tratamiento y se obtienen unos resultados. Se trata de comprobar si hay cambios y si éstos están en relación con las hipótesis de partida. Se elabora un cuestionario de conocimientos en la búsqueda de empleo y se aplica a todos los sujetos de los dos grupos antes y después de la intervención.. Diferencial semántico de Osgood para analizar la actitud hacia el programa aplicado. Cuestionario de conocimientos en la búsqueda de empleo.. Análisis del rendimiento: análisis de equivalencia entre ambos grupos en el pretest, análisis de diferencias entre ambos grupos en el posttest, análisis de la ganancia media pretest-posttest en el grupo 1 y 2. Análisis de actitudes: contraste de medias.. Análisis del rendimiento: no existen diferencias significativas en la variable dependiente en el pretest entre ambos grupos. Existen diferencias en la variable dependiente en el pretest entre ambos grupos a favor del grupo tratado con aprendizaje formal. Tanto los sujetos del grupo 1 como los del grupo 2 son significativamente mejores en la variable dependiente en el posttest que el pretest. Análisis de las actitudes: existen diferencias significativas en las escalas práctico-teórico, pasivo-activo, útil-inútil, malo-bueno, estático-dinámico y oportuno-inoportuno en cuanto a actitudes hacia el programa entre los dos grupos a favor del grupo 1 que puntúa más alto en estas escalas.. 1. El programa parece adaptado al nivel de estudios de la muestra. 2. Todo el material es bien recibido. 3. La aplicación del programa produce una mejora, sobre todo en conocimientos. 4. Los resultados obtenidos en el grupo 1 tratado con aprendizaje grupal resultan ser mejores, tanto en conocimientos como en actitudes, hacia el programa que los obtenidos en el grupo 2 tratado con autoaprendizaje. En posteriores estudios se procurará dar continuidad y profundización al presente trabajo en los aspectos siguientes: ver si las conclusiones se corroboran en otros grupos; hacer un seguimiento de los sujetos diana para ver si las modificaciones derivadas del tratamiento tienen una relación demostrable con el paso del tiempo; determinar modificaciones o tratamientos diferenciales a introducir en algunos módulos del programa; comprobar qué competencias se logran más y cuáles menos con el programa; tratar de probar nuevas metodologías, tales como los sistemas interactivos..

Reasoning about Temporal Context using Ontology and Abductive Constraint Logic Programming

The underlying assumptions for interpreting the meaning of data often change over time, which further complicates the problem of semantic heterogeneities among autonomous data sources. As an extension to the COntext INterchange (COIN) framework, this paper introduces the notion of temporal context as a formalization of the problem. We represent temporal context as a multi-valued method in F-Logic; however, only one value is valid at any point in time, the determination of which is constrained by temporal relations. This representation is then mapped to an abductive constraint logic programming framework with temporal relations being treated as constraints. A mediation engine that implements the framework automatically detects and reconciles semantic differences at different times. We articulate that this extended COIN framework is suitable for reasoning on the Semantic Web.

Reasoning about Temporal Context using Ontology and Abductive Constraint Logic Programming

The underlying assumptions for interpreting the meaning of data often change over time, which further complicates the problem of semantic heterogeneities among autonomous data sources. As an extension to the COntext INterchange (COIN) framework, this paper introduces the notion of temporal context as a formalization of the problem. We represent temporal context as a multi-valued method in F-Logic; however, only one value is valid at any point in time, the determination of which is constrained by temporal relations. This representation is then mapped to an abductive constraint logic programming framework with temporal relations being treated as constraints. A mediation engine that implements the framework automatically detects and reconciles semantic differences at different times. We articulate that this extended COIN framework is suitable for reasoning on the Semantic Web.

Reasoning about Temporal Context using Ontology and Abductive Constraint Logic Programming

The underlying assumptions for interpreting the meaning of data often change over time, which further complicates the problem of semantic heterogeneities among autonomous data sources. As an extension to the COntext INterchange (COIN) framework, this paper introduces the notion of temporal context as a formalization of the problem. We represent temporal context as a multi-valued method in F-Logic; however, only one value is valid at any point in time, the determination of which is constrained by temporal relations. This representation is then mapped to an abductive constraint logic programming framework with temporal relations being treated as constraints. A mediation engine that implements the framework automatically detects and reconciles semantic differences at different times. We articulate that this extended COIN framework is suitable for reasoning on the Semantic Web.

Reasoning about Temporal Context using Ontology and Abductive Constraint Logic Programming

The underlying assumptions for interpreting the meaning of data often change over time, which further complicates the problem of semantic heterogeneities among autonomous data sources. As an extension to the COntext INterchange (COIN) framework, this paper introduces the notion of temporal context as a formalization of the problem. We represent temporal context as a multi-valued method in F-Logic; however, only one value is valid at any point in time, the determination of which is constrained by temporal relations. This representation is then mapped to an abductive constraint logic programming framework with temporal relations being treated as constraints. A mediation engine that implements the framework automatically detects and reconciles semantic differences at different times. We articulate that this extended COIN framework is suitable for reasoning on the Semantic Web.

Design and Development of 3-DOF Modular Micro Parallel Kinematic Manipulator

This paper presents the research and development of a 3-legged micro Parallel Kinematic Manipulator (PKM) for positioning in micro-machining and assembly operations. The structural characteristics associated with parallel manipulators are evaluated and the PKMs with translational and rotational movements are identified. Based on these identifications, a hybrid 3-UPU (Universal Joint-Prismatic Joint-Universal Joint) parallel manipulator is designed and fabricated. The principles of the operation and modeling of this micro PKM is largely similar to a normal size Stewart Platform (SP). A modular design methodology is introduced for the construction of this micro PKM. Calibration results of this hybrid 3-UPU PKM are discussed in this paper.

Desarrollo de la teoría modular aplicada al desarrollo curricular.

Estudiar la teoría modular de desarrollo curicular basada en la utilización de paquetes curriculares de aprendizaje y presentar un desarrollo práctico de una programación a partir de los sistemas de paquetes curriculares. Se hace en primer lugar un estudio teórico de la teoría modular y de otro modelo curricular denominado cognitivo. Se hace un estudio comparativo de ambos modelos viendo lo que aporta cada uno de ellos y por ultimo se presenta un ejemplo de programación de un paquete curricular. Tras este estudio teórico sería conveniente llevar a la práctica esta teoría con un grupo de alumnos y comparar con otros grupos que tengan otras programaciones para hacer comparaciones estadísticas de los datos.