Métodos de resolución de problemas: Aplicación al diseño de sistemas inteligentes

Dos aspectos destacan entre los resultados más interesantes de la investigación en la década de los 90 en el campo de la ingeniería del conocimiento. Por un lado, se ha profundizado en el conocimiento sobre cómo las personas resuelven problemas. Esto se ha logrado por la vía empírica mediante un trabajo científico de observación, experimentación por medios computacionales y generalización. Como resultado de esta línea, actualmente se dispone de un primer conjunto de modelos formales, los llamados problem-solving methods (PSM), muy útiles en el campo de la ingeniería informática como plantillas de diseño que guían la construcción de nuevos sistemas. Por otro lado, como logro adicional en este campo de investigación, se ha creado un nuevo lenguaje descriptivo como complemento a las formas de representación tradicionales. Dicho lenguaje, que ha sido aceptado por un amplio número de autores, se sitúa en un mayor nivel de abstracción y permite la formulación de arquitecturas más complejas de sistemas basados en el conocimiento. Como autores que más han contribuido en este aspecto se pueden citar: Luc Steels que propuso los denominados componentes de la experiencia como forma de unificación de trabajos previos en este campo, Bob Wielinga, Guus Schreiber y Jost Breuker en el campo de metodologías de ingeniería del conocimiento y el equipo de Mark Musen respecto a herramientas. Dicho lenguaje descriptivo ha supuesto además el planteamiento de una nueva generación de herramientas software de ayuda a los técnicos desarrolladores para construcción de este tipo de sistemas. El propósito principal del presente texto es servir de base como fuente de información de ambos aspectos recientes del campo de la ingeniería del conocimiento. El texto está dirigido a profesionales y estudiantes del campo de la informática que conocen técnicas básicas tradicionales de representación del conocimiento. La redacción del presente texto se ha orientado en primer lugar para recopilar y uniformizar la descripción de métodos existentes en la literatura de ingeniería de conocimiento. Se ha elegido un conjunto de métodos representativo en este campo que no cubre la totalidad de los métodos existentes pero sí los más conocidos y utilizados en ingeniería del conocimiento, presentando una descripción detallada de carácter tanto teórico como práctico. El texto describe cada método utilizando una notación común a todos ellos, parcialmente basada en los estándares descriptivos seguidos por las metodologías más extendidas. Para cada método se incluyen algoritmos definidos de forma expresa para el presente texto con ejemplos detallados de operación. Ambos aspectos, la uniformización junto a la presentación detallada de la operación, suponen una novedad interesante respecto al estado actual de la literatura sobre este campo, lo que hace el texto muy adecuado para ser utilizado como libro de consulta como apoyo en la docencia de la asignatura de construcción de sistemas inteligentes.

Consideraciones iniciales del cambio de metodología presencial a MOOC. El caso de Sistemas Inteligentes

La evolución tecnológica afecta a todas las parcelas de actividad humana. Entre los aspectos más sensibles a esta evolución se encuentran la enseñanza y el aprendizaje tanto por su impacto en las competencias profesionales como por su uso para mejorar la calidad y relevancia de la docencia. Los profesores deben asumir un papel director ante esta situación que con el tiempo gana en protagonismo, siendo fundamental abordar la adaptación al cambio metodológico que supone la emergencia de la docencia on-line y la cada vez mayor presencia de los MOOC (acrónimo en inglés de massive open online course). En este trabajo se analiza la docencia on-line de materias de Inteligencia Artificial (IA), utilizando el paradigma de los MOOC como referencia. A tal fin, se revisan las características de los MOOC, sus aspectos metodológicos y sistemas de evaluación. Se particulariza el estudio de los MOOC en IA comparándolos con el enfoque de carácter presencial de la asignatura Sistemas Inteligentes. El objetivo de este trabajo es determinar los aspectos que deberían reenfocarse en esta materia bajo el paradigma MOOC. Deseamos destacar el soporte de la “Red de Investigación en Sistemas Inteligentes. Revisión de objetivos y contenidos de IA en el grado de Ingeniería Informática dentro del EESS” Código de Red ICE: 3300.

Red de Investigación en Sistemas Inteligentes. Evaluación continua mediante controles utilizando Moodle

Esta memoria corresponde al trabajo desarrollado durante el curso 2013-2014 por los componentes de la “Red de Investigación en Sistemas Inteligentes. Evaluación continua mediante controles utilizando Moodle”. Código de Red ICE: 3021. En la asignatura Sistemas Inteligentes del grado en Ingeniería Informática, durante el curso 2013-14, se planteó a los estudiantes un sistema de evaluación continua de la parte teórica consistente en la realización de controles on-line utilizando cuestionarios Moodle. En las normas de evaluación de la asignatura, los controles acumulaban toda la materia impartida hasta la fecha y su peso creciente de cara a la obtención de la nota final. Teníamos especial interés en determinar si el sistema resultaba estimulante para los estudiantes debido a considerar que este aspecto es fundamental en el proceso de aprendizaje. La memoria se organiza de la siguiente forma: se inicia analizando la viabilidad de la evaluación continua y su interés pedagógico en nuestro contexto, seguidamente se presenta la metodología empleada, las características de los cuestionarios Moodle, se aportan los estudios que nos han permitido validar nuestra propuesta, las conclusiones y las recomendaciones que permitirán mejorar los procesos y resultados en el futuro.

Aplicação de sistemas inteligentes à optimização de um sistema de tratamento de água

Um dos principais problemas que estação de Tratamento de Água do Monte Novo tem vindo a apresentar é o aparecimento de teores em manganês na água tratada, que por vezes ultrapassam o valor paramétrico estabelecido no Decreto-Lei 306/07, 27 de Agosto (50 g dm-3). Este trabalho permitiu relacionar resultados de várias determinações analíticas efectuadas no laboratório da empresa Águas do Centro Alentejo e, através deles construir modelos fundamentados em técnicas e Descoberta de Conhecimento em Base de Dados que permitiram responder ao problema identificado. Foi ainda possível estabelecer a época do ano em que é mais provável o aparecimento de teores elevados manganês na água tratada. Além disso, mostrou-se que a tomada de água desempenha um papel relevante no aparecimento deste metal na água tratada. Os modelos desenvolvidos permitiram também estabelecer as condições em que é provável o aparecimento de turvação na cisterna de água tratada. Estas estão relacionadas com o pH, o teor em manganês e o teor em ferro. Foi ainda realçada a importância da correcção do pH na fase final do processo de tratamento. Por um lado, o pH deve ser suficientemente elevado para garantir uma água incrustante e, por outro, deve ser baixo para evitar problemas de turvação na cisterna da água tratada. ABSTRACT; The present study took place in the water treatment plant of Monte Novo. This study aimed for solutions to the problem of high values of manganese concentration in the treated water, in some periods of the year. The present work reports models for manganese concentration and for turbidity using Knowledge Discovery Techniques in Data Bases.

Previsão da Classificação da qualidade dos efluentes da indústria petrolífera com recurso a sistemas inteligentes

O presente trabalho realizou-se na Refinaria de Sines e teve como principal objectivo a utilização de ferramentas oriundas da Área Científica da Inteligência Artificial no desenvolvimento de modelos de previsão da classificação da Água Residual Industrial de acordo com a Legislação em vigor, com vista à minimização dos impactes ambientais e das tarifas aplicadas pela Concessionária (Águas de Santo André) à Refinaria. Actualmente a avaliação da qualidade do efluente é realizada através de métodos analíticos após colheita de uma amostra do efluente final. Esta abordagem é muito restritiva já que não permite actuar sobre o efluente em questão pois apenas pode evitar que, no futuro, uma mistura semelhante volte a ser refinada. Devido a estas limitações, o desenvolvimento de modelos de previsão baseados em Data Mining mostrou ser uma alternativa para uma questão pró-activa da qualidade dos efluentes que pode contribuir decisivamente para o cumprimento das metas definidas pela Empresa. No decurso do trabalho, foram desenvolvidos dois modelos de previsão da qualidade do efluente industrial com desempenhos muito semelhantes. Um deles utiliza a composição das misturas processadas e o outro, utiliza informações relativas ao crude predominante na mistura. ABSTRACT; This study has taken place at the Sines Refinery and its main objective is the use of Artificial Intelligence tools for the development of predictive models to classify industrial residual waters according with the Portuguese Law, based on the characteristics of the mixtures of crude oil that arrive into the Refinery to be processed, to minimize the Environmental impacts and the application of taxes. Currently, the evaluation of the quality of effluent is performed by analytical methods after harvesting a sample of the final effluent. This approach is very restrictive since it does not act on the intended effluent; it can only avoid that in the future a similar mixture is refined. Duet these limitations, the development of forecasting models based on Data Mining has proved to be an alternative on the important issue which is the quality of effluent, which may contribute to the achievement of targets set by the Company. During this study, two models were developed to predict the quality of industrial effluents with very similar performances. One uses the composition of processed mixtures and the other uses information regarding the predominant oil in the mixture.

Projeto de reguladores fuzzy Takagi-Sugeno utilizando as condições iniciais da planta

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Uma contribuição da aplicação de modelos fuzzy empregados na detecção da queima de peças na retificação plana

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB

Implementação em hardware de um sistema inteligente para detecção de plantas daninhas em plantações de soja utilizando máquinas de vetores de suporte e redes neurais artificiais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Sistema inteligente para a predição de grupo de risco de evasão discente

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Análise de viabilidade de implementação de um centro inteligente de motores

Across the industry, regardless of the activity which is intended, the electricity distribution must meet the current and ever growing needs of the market, aiming at reliability and process efficiency. The energy must not only be available to ensure continuity of operation, but also to avoid the costs incurred due to deficiencies and failures. The tendency to migrate to intelligent systems is undeniable and this thesis will be analyzed the advantages that made this kind technology essential, focused on the analysis of the motor control center and as sturdy equipment fit to the concept of intelligent panels. The case study compares in a real scenario the acquisition of a system of low-voltage electrical panels comparing the cost to purchase the same set of panels made with and without the concept of intelligence

Análise de viabilidade de implementação de um centro inteligente de motores

Across the industry, regardless of the activity which is intended, the electricity distribution must meet the current and ever growing needs of the market, aiming at reliability and process efficiency. The energy must not only be available to ensure continuity of operation, but also to avoid the costs incurred due to deficiencies and failures. The tendency to migrate to intelligent systems is undeniable and this thesis will be analyzed the advantages that made this kind technology essential, focused on the analysis of the motor control center and as sturdy equipment fit to the concept of intelligent panels. The case study compares in a real scenario the acquisition of a system of low-voltage electrical panels comparing the cost to purchase the same set of panels made with and without the concept of intelligence

Controle ativo de vibração em estruturas inteligentes utilizando um controlador por modos deslizantes com compensação difusa

Smart structures and systems have the main purpose to mimic living organisms, which are essentially characterized by an autoregulatory behavior. Therefore, this kind of structure has adaptive characteristics with stimulus-response mechanisms. The term adaptive structure has been used to identify structural systems that are capable of changing their geometry or physical properties with the purpose of performing a specific task. In this work, a sliding mode controller with fuzzy inference is applied for active vibration control in an SMA two-bar truss. In order to obtain a simpler controller, a polynomial model is used in the control law, while a more sophisticated version, which presents close agreement with experimental data, is applied to describe the SMA behavior of the structural elements. This system has a rich dynamic response and can easily reach a chaotic behavior even at moderate loads and frequencies. Therefore, this approach has the advantage of not only obtaining a simpler control law, but also allows its robustness be evidenced. Numerical simulations are carried out in order to demonstrate the control system performance.

Controle ativo de vibração em estruturas inteligentes utilizando um controlador por modos deslizantes com compensação difusa

Smart structures and systems have the main purpose to mimic living organisms, which are essentially characterized by an autoregulatory behavior. Therefore, this kind of structure has adaptive characteristics with stimulus-response mechanisms. The term adaptive structure has been used to identify structural systems that are capable of changing their geometry or physical properties with the purpose of performing a specific task. In this work, a sliding mode controller with fuzzy inference is applied for active vibration control in an SMA two-bar truss. In order to obtain a simpler controller, a polynomial model is used in the control law, while a more sophisticated version, which presents close agreement with experimental data, is applied to describe the SMA behavior of the structural elements. This system has a rich dynamic response and can easily reach a chaotic behavior even at moderate loads and frequencies. Therefore, this approach has the advantage of not only obtaining a simpler control law, but also allows its robustness be evidenced. Numerical simulations are carried out in order to demonstrate the control system performance.

Análise da robustez e aplicações de controle com modos deslizantes em sistemas incertos com atraso no controle

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Controle de mobilidade infraestruturado e orientado à qualidade para maximização de admissões em sistemas WiNeMO: uma abordagem definida por software

The spread of wireless networks and growing proliferation of mobile devices require the development of mobility control mechanisms to support the different demands of traffic in different network conditions. A major obstacle to developing this kind of technology is the complexity involved in handling all the information about the large number of Moving Objects (MO), as well as the entire signaling overhead required to manage these procedures in the network. Despite several initiatives have been proposed by the scientific community to address this issue they have not proved to be effective since they depend on the particular request of the MO that is responsible for triggering the mobility process. Moreover, they are often only guided by wireless medium statistics, such as Received Signal Strength Indicator (RSSI) of the candidate Point of Attachment (PoA). Thus, this work seeks to develop, evaluate and validate a sophisticated communication infrastructure for Wireless Networking for Moving Objects (WiNeMO) systems by making use of the flexibility provided by the Software-Defined Networking (SDN) paradigm, where network functions are easily and efficiently deployed by integrating OpenFlow and IEEE 802.21 standards. For purposes of benchmarking, the analysis was conducted in the control and data planes aspects, which demonstrate that the proposal significantly outperforms typical IPbased SDN and QoS-enabled capabilities, by allowing the network to handle the multimedia traffic with optimal Quality of Service (QoS) transport and acceptable Quality of Experience (QoE) over time.