Avaliação de incertezas na calibração automática do modelo SWMM

Este trabalho é referente ao desenvolvimento de um calibrador multiobjetivo automático do modelo SWMM (Storm Water Management Model), e avaliação de algumas fontes de incertezas presentes no processo de calibração, visando à representação satisfatória da transformação chuva-vazão. O código foi escrito em linguagem C, e aplica os conceitos do método de otimização multiobjetivo NSGAII (Non Dominated Sorting Genetic Algorithm) com elitismo controlado, além de utilizar o código fonte do modelo SWMM para a determinação das vazões simuladas. Paralelamente, também foi criada uma interface visual, para melhorar a facilidade de utilização do calibrador. Os testes do calibrador foram aplicados a três sistemas diferentes: um sistema hipotético disponibilizado no pacote de instalação do SWMM; um sistema real de pequenas dimensões, denominado La Terraza, localizado no município de Sierra Vista, Arizona (EUA); e um sistema de maiores dimensões, a bacia hidrográfica do Córrego do Gregório, localizada no município de São Carlos (SP). Os resultados indicam que o calibrador construído apresenta, em geral, eficiência satisfatória, porém é bastante dependente da qualidade dos dados observados em campo e dos parâmetros de entrada escolhidos pelo usuário. Foi demonstrada a importância da escolha dos eventos utilizados na calibração, do estabelecimento de limites adequados nos valores das variáveis de decisão, da escolha das funções objetivo e, principalmente, da qualidade e representatividade dos dados de monitoramento pluvio e fluviométrico. Conclui-se que estes testes desenvolvidos contribuem para o entendimento mais aprofundado dos processos envolvidos na modelagem e calibração, possibilitando avanços na confiabilidade dos resultados da modelagem.

Uma técnica automática baseada em morfologia matemática para a medida de sinal de imagens de cDNA

O objetivo deste trabalho é apresentar uma técnica automática baseada em morfologia matemática para medida de sinal em imagens de cDNA desenvolvida no BIOINFO,em parceria com o Instituto Ludwig de Pesquisa contra o Câncer. A tecnologia de lâminas de cDNA é um processo baseado em hibridização que possibilita observar a concentração relativa de mRNA de amostras de tecidos analisando a luminosidade de sinais fluorescentes ou radioativos. Hibridização é o processo bioquímico onde duas fitas de ácido nucleico com seqüências complementares se combinam. A técnica apresentada permite o cálculo da expressão gênica com alto grau de automação, podendo o usuário corrigir com facilidade eventuais erros de segmentação. O usuário interage com o programa apenas para selecionar as imagens e inserir os dados de geometria da lâmina. A estratégia de solução usada tem três fases: gradeamento dos blocos, gradeamento dos spots e segmentação dos spots. Todas as fases utilizam filtros morfológicos e as fases de gradeamento possuem um passo final de correção baseado nos dados de geometria da lâmina o que aumenta a robustez do processo, que funciona bem mesmo em imagens ruidosas.

Segmentación automática de texturas en imágenes agrícolas

El control de malas hierbas en grandes extensiones de terreno resulta costoso y a veces contaminante desde el punto de vista medioambiental. El avance en los últimos años de los sistemas de control y automatización en agricultura ha favorecido la aparición del concepto de Agricultura de Precisión (AP), para intervenir o actuar sobre el cultivo, en el momento adecuado y en el lugar preciso. La presente tesis se ha desarrollado en el marco de dos proyectos de investigación a nivel nacional y uno europeo. Este último dentro del VII programa Marco de la Unión Europea, cuyo principal objetivo era implementar técnicas de AP de forma más eficiente mediante flotas de robots. En todos ellos, que han involucrado robots, éstos están equipados con sus correspondientes sistemas de Visión Artificial con el fin de identificar la existencia de determinadas texturas de interés con fines de tratamientos específicos o navegación segura de los vehículos, evitando obstáculos u otros elementos existentes en el campo de trabajo. Para la consecución de los objetivos mencionados resulta necesario el análisis de las imágenes procedentes de los campos de cultivo. Estas imágenes están constituidas por diferentes elementos que en su conjunto contienen diferentes tipos de estructuras, tales como: a) plantas verdes alineadas en forma de surcos o dispersas según se trate de cultivo o malas hierbas; b) suelo que constituye el sustrato; c) cielo u otros componentes añadidos. Todos ellos constituyen lo que desde el punto de vista del tratamiento de imágenes se conoce como texturas...

Generación automática de tests en DomJudge

Los jueces online están cobrando cada día más importancia, especialmente en el ámbito de la enseñanza. Su funciona-miento es simple, un juez/profesor sube un problema de programación con un enunciado y unos casos de prueba (entradas y salidas esperadas) al juez online. El alumno/concursante deberá subir el código que considera como solución al problema. Si el código del alumno devuelve las mismas salidas que las que se encuentran en los casos de prueba para las correspondientes entradas en los test-cases dada las mismas entradas, el código se considera correcto. En la Facultad de Informática de la Universidad Complutense de Madrid ha aparecido un juez virtual que cada vez está siendo más usado por los docentes como complemento a la hora de evaluar. Este juez online es DomJudge. DomJudge es un juez online desarrollado en la universidad de Utrecht con el fin de ser un juez virtual de concursos de programación. Su código es libre y se puede descargar y modificar, lo que lo hace ideal si se quiere adaptar su funcionamiento. Es bien sabido que generar casos de prueba de calidad es una tarea muy compleja. Existen diversas técnicas que ayudan a la generación automática de tests. Por ejemplo, la ejecución simbólica permite generar tests garantizando que todos los caminos de ejecución del programa son ejercitados hasta una cierta profundidad. El objetivo de este proyecto es hacer uso de estas técnicas de testing para generar casos de prueba de forma automática. Para que la autoevaluación realizada por estos jueces sea efectiva, los profesores deben proporcionar casos de prueba de calidad que son ejecutados automáticamente cuando los alumnos suben sus soluciones. Escribir estos casos de prueba resulta costoso y complejo, y es en este punto, donde el uso de jPET podría resultar muy útil. Los casos de prueba generados por jPET podrían servir como punto de partida a la hora de generar un conjunto de casos de prueba de calidad. Un aspecto muy interesante en este sentido, es que no es necesario que los programas de los alumnos uti licen el lenguaje Java. Lo único que sería necesario es que el profesor proporcione una solución escrita en Java. A partir de esta se podrían generar los casos de prueba iniciales. Si se diese el caso de que las soluciones de los alumnos viniesen escritas en Java, se podrían plantear enfoques más interesantes en los cuales los tests se forman a partir de ambas soluciones. La del alumno, para generarlos datos de entrada, y la del profesor, para chequear que las salidas para esas entradas son las correctas. Por eso hemos llevado a cabo no solo una traducción automática del xml generado por JPET en ficheros in y out. Sino una total integración con el sistema DomJudge para poder generar los casos de prueba sin intermediarios. Gracias a esta integración podemos facilitar el trabajo de los profesores a la hora de crear problemas en jueces online y conseguimos una generación automática de tests en DomJudge.

Arranjos de sensores orientados à missão para a geração automática de mapas temáticos em VANTs

O uso de veículos aéreos não tripulados (VANTs) tem se tornado cada vez mais comum, principalmente em aplicações de uso civil. No cenário militar, o uso de VANTs tem focado o cumprimento de missões específicas que podem ser divididas em duas grandes categorias: sensoriamento remoto e transporte de material de emprego militar. Este trabalho se concentra na categoria do sensoriamento remoto. O trabalho foca a definição de um modelo e uma arquitetura de referência para o desenvolvimento de sensores inteligentes orientados a missões específicas. O principal objetivo destas missões é a geração de mapas temáticos. Neste trabalho são investigados processos e mecanismos que possibilitem a geração desta categoria de mapas. Neste sentido, o conceito de MOSA (Mission Oriented Sensor Array) é proposto e modelado. Como estudos de caso dos conceitos apresentados são propostos dois sistemas de mapeamento automático de fontes sonoras, um para o caso civil e outro para o caso militar. Essas fontes podem ter origem no ruído gerado por grandes animais (inclusive humanos), por motores de combustão interna de veículos ou por atividade de artilharia (incluindo caçadores). Os MOSAs modelados para esta aplicação são baseados na integração de dados provenientes de um sensor de imageamento termal e uma rede de sensores acústicos em solo. A integração das informações de posicionamento providas pelos sensores utilizados, em uma base cartográfica única, é um dos aspectos importantes tratados neste trabalho. As principais contribuições do trabalho são a proposta de sistemas MOSA, incluindo conceitos, modelos, arquitetura e a implementação de referência representada pelo sistema de mapeamento automático de fontes sonoras.

Sintonia automática do filtro de kalman unscented.

O filtro de Kalman estendido tem sido a mais popular ferramenta de filtragem não linear das últimas quatro décadas. É de fácil implementação e apresenta baixo custo computacional. Nos casos nos quais as não linearidades do sistema dinâmico são significativas, porém, o filtro de Kalman estendido pode apresentar resultados insatisfatórios. Nessas situações, o filtro de Kalman unscented substitui com vantagens o filtro de Kalman estendido, pois pode apresentar melhores estimativas de estado, embora ambos os filtros exibam complexidade computacional de mesma ordem. A qualidade das estimativas de estado do filtro unscented está intimamente ligada à sintonia dos parâmetros que controlam a transformada unscented. A versão escalada dessa transformada exibe três parâmetros escalares que determinam o posicionamento dos pontos sigma e, consequentemente, afetam diretamente a qualidade das estimativas produzidas pelo filtro. Apesar da importância do filtro de Kalman unscented, a sintonia ótima desses parâmetros é um problema para o qual ainda não há solução definitiva. Não há nem mesmo recomendações heurísticas que garantam o bom funcionamento do filtro unscented na maior parte dos problemas tratáveis por meio de filtros Gaussianos. Essa carência e a importância desse filtro para a área de filtragem não linear fazem da busca por mecanismos de sintonia automática do filtro unscented área de pesquisa ativa. Assim, este trabalho propõe técnicas para sintonia automática dos parâmetros da transformada unscented escalada. Além da sintonia desses parâmetros, também é abordado o problema de sintonizar as matrizes de covariância dos ruídos de processo e de medida demandadas pelo modelo do sistema dinâmico usado pelo filtro unscented. As técnicas propostas cobrem então a sintonia automática de todos os parâmetros do filtro.

Detección automática con snakes y representación 3D sobre imágenes cerebrales

Comunicación presentada en la VI Conferencia de la Asociación Española para la Inteligencia Artificial (CAEPIA'95), Alicante, 15-17 noviembre 1995.

Creación automática de sistemas de búsqueda de respuestas en dominios restringidos

Los sistemas de búsqueda de respuestas (BR) se pueden considerar como potenciales sucesores de los buscadores tradicionales de información en la Web. Para que sean precisos deben adaptarse a dominios concretos mediante el uso de recursos semánticos adecuados. La adaptación no es una tarea trivial, ya que deben integrarse e incorporarse a sistemas de BR existentes varios recursos heterogéneos relacionados con un dominio restringido. Se presenta la herramienta Maraqa, cuya novedad radica en el uso de técnicas de ingeniería del software, como el desarrollo dirigido por modelos, para automatizar dicho proceso de adaptación a dominios restringidos. Se ha evaluado Maraqa mediante una serie de experimentos (sobre el dominio agrícola) que demuestran su viabilidad, mejorando en un 29,5% la precisión del sistema adaptado.

Metodología docente para la incorporación de laboratorios virtuales en el plan de estudios del master universitario en automática y robótica

En este artículo se describe la metodología empleada para el desarrollo y coordinación de las asignaturas obligatorias del Máster Universitario en Automática y Robótica de la Universidad de Alicante. Se ha trabajado en adecuar las guías docentes a la metodología mediante el trabajo colaborativo de los distintos profesores coordinadores de las asignaturas con el objetivo de garantizar que todos los conceptos necesarios sean cubiertos y complementados entre las asignaturas, apoyándose en mapas conceptuales. Otro aspecto en el que se ha hecho un especial énfasis en la metodología propuesta ha sido introducir como parte de las actividades teóricas y/o prácticas el uso de laboratorios virtuales remotos. Los laboratorios virtuales sirven de apoyo a la teoría para mostrar simulaciones y resultados prácticos mediante la interacción con equipamiento real. Además, muchas de estas herramientas admiten que el alumnado pueda trabajar a distancia desde sus casas, lo que redunda en la posibilidad de autoaprendizaje e incluso la realización de prácticas a distancia.

Docencia virtual y autoaprendizaje mediante un laboratorio virtual remoto de un sistema de bombeo en el Máster Universitario en Automática y Robótica

En este artículo se describe un laboratorio remoto empleado en el aprendizaje práctico de la asignatura "Sistemas de Control Automático", que se imparte en el Máster Universitario en Automática y Robótica de la Universidad de Alicante. La aplicación desarrollada permite a los estudiantes practicar a distancia diferentes conceptos teóricos utilizando un modelo hardware de un proceso industrial real consistente en un sistema de bombeo. En el artículo se describe las características más importantes de este laboratorio remoto, destacando su capacidad para realizar la evaluación automática del estudiante. La aplicación propone un conjunto de experiencias prácticas que los alumnos deben resolver haciendo uso del laboratorio remoto. Además, la aplicación ofrece una retroalimentación que guía al estudiante en los conceptos para mejorar en su aprendizaje. Esta información puede ser utilizada por los estudiantes para llevar a cabo un auto-aprendizaje. El documento concluye con un estudio que describe el impacto educativo acerca del uso de esta herramienta en el aprendizaje de los estudiantes.

La enseñanza de robótica en el Máster en Automática y Robótica mediante un robot modular

Este trabajo muestra cómo se realiza la enseñanza de robótica mediante un robot modular y los resultados educativos obtenidos en el Máster Universitario en Automática y Robótica de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alicante. En el artículo se describen los resultados obtenidos con el uso de este robot modular tanto en competencias genéricas como específicas, en las enseñanzas de electrónica, control y programación del Máster. En este artículo se exponen los objetivos de aprendizaje para cada uno de ellos, su aplicación a la enseñanza y los resultados educativos obtenidos. En los resultados del estudio, cabe destacar que el alumno ha mostrado mayor interés y ha fomentado su aprendizaje autónomo. Para ello, el robot modular se construyó con herramientas para fomentar este tipo de enseñanza y aprendizaje, tales como comunicaciones interactivas para monitorizar, cambiar y adaptar diversos parámetros de control y potencia del robot.

Deducción: natural y automática

La Lógica de Predicados pone a nuestra disposición un lenguaje que nos permitirá formalizar expresiones del conocimiento humano haciendo explícitos los objetos y las relaciones, así como sus restricciones. Además nos proporciona un método, la deducción matemática, para obtener nuevo conocimiento a partir del antiguo. Es por ello que la lógica se convierte en una asignatura presente en los primeros cursos de distintas titulaciones, especialmente de informática, ya que proporciona una base formal de trabajo. En la actualidad existe un variado número de herramientas que pueden servir de ayuda en el aprendizaje de la lógica. El razonamiento es el proceso cognitivo por medio del cual utilizamos y aplicamos nuestro conocimiento, permitiéndonos pasar de una información a otra relacionada con esta. Sin la posibilidad de hacer inferencias, el sistema de procesamiento de información se vería obligado a tener que definir todas las situaciones puntuales y específicas con las que se tenga que enfrentar. A las sentencias de las cuales partimos en el proceso de razonamiento se les llama premisas y a la sentencia a la cual llegamos se le denomina conclusión. Las premisas junto a la conclusión forman el argumento. El concepto lógico de deducción correcta dice que de premisas verdaderas debemos obtener conclusión verdadera, es decir, no podemos aceptar que las premisas sean verdaderas y la conclusión falsa. La lógica nos proporciona métodos de cálculo que nos permiten inferir, por simple manipulación sintáctica, nuevas fórmulas a partir de las conocidas. Uno de estos métodos es la Deducción Natural , cuyo mecanismo está muy cercano al razonamiento intuitivo del ser humano. Así, de forma sencilla, a partir de las fórmulas dadas como premisas y con el único apoyo de unas reglas básicas, obtenemos determinadas conclusiones. Podemos utilizar una herramienta didáctica diseñada específicamente para enseñar a los estudiantes a realizar deducciones naturales, el Asistente para Deducción Natural (ADN). Además podemos intentar abordar el tema de la automatización de la deducción. Para ello debemos realizar pequeñas modificaciones a esta técnica (de notación, de reglas a aplicar y de estrategia a utilizar) que nos lo permita. Todos estos desarrollos teóricos dieron lugar a la aparición de la programación lógica, como paradigma de resolución de problemas basado en la lógica. Prolog es el lenguaje de programación lógica más utilizado.

Desarrollo de un robot modular para la enseñanza en el Máster en Automática y Robótica

Este trabajo presenta el diseño, construcción y programación de un robot modular para el desarrollo tanto de competencias genéricas como específicas, en las enseñanzas de electrónica, control y programación del Master de Automática y Robótica de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alicante. En este trabajo se exponen los diferentes módulos propuestos, así como los objetivos de aprendizaje para cada uno de ellos. Uno de los factores más importantes a destacar en el presente estudio es el posible desarrollo de la creatividad y el aprendizaje autónomo. Para ello, se desarrollará especialmente un módulo de comunicación por bluetooth que servirá para monitorizar, cambiar y adaptar on-line diversos parámetros de control y potencia del robot. Además, dicha herramienta se ha introducido como parte de la metodología en las asignaturas del Máster de Electromecánica y Sistemas de Control Automático. En esta memoria se mostrarán los distintos resultados obtenidos durante y en la finalización de este trabajo.