Simulador de conducció enfocat a la investigació

El desenvolupament de sistemes d’assistència a la conducció (ADAS) és, avui dia, una de les àrees de recerca de més interès pel Centre de Visió per Computador. A partir de la informació adquirida per sensors instal·lats en un vehicle, els ADAS assisteixen al conductor per tal d’evitar situacions de perill. La validació d’aquests sistemes però, requereix de l’obtenció "manual" de les dades que defineixen l’entorn de conducció de forma precisa: una tasca costosa i subjecta a l’error humà. Per tal de resoldre aquest problema, en aquest projecte s’ha implementat IOCS, un simulador de conducció creat a partir d’un de robots, capaç de crear entorns realistes de conducció i d’obtenir, simultàniament, les dades sobre l’entorn inferides per un ADAS i les que el descriuen objectivament. Aquesta funcionalitat facilita extremadament el procés de validació actual dels sistemes d’assistència a la conducció.

Traductor de especificaciones XML de redes de Petri coloreadas a un lenguaje para la resolución de problemas de optimización

Este proyecto presenta el desarrollo de una aplicación que permite traducir Redes de Petri Coloreadas diseñadas en CPN Tools a un lenguaje para la generación de ficheros de entrada a un simulador/optimizador de Redes de Petri Coloreadas. De esta manera se podrán optimizar modelos creados en CPN Tools ya que esta herramienta no facilita la optimización. Todo el proyecto se ha realizado en C++.

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.

Simulador d'un processador amb Adobe Flash Player

Aquest Projecte pretén crear un simulador d’una màquina algorísmica, de caràcter didàctic amb Adobe Flash CS3 per a reproduir-lo amb Adobe Flash Lite Player, que és la versió per a dispositius mòbils. Simularà el comportament de la màquina algorísmica anomenada FEMTOPROC, que és capaç d’interpretar 4 instruccions molt senzilles: ADD, AND, NOT i JZ (jump if zero). Les diferents instruccions introduïdes que compondran un programa seran emmagatzemades en una memòria de 64 posicions de 8 bits cadascuna i hi haurà un Banc de Registres amb 8 registres de 8 bits, que es podrà inicialitzar al començament de la simulació.

Interfície gràfica pel simulador científic de nanoestructures BITLLES

L’emergent indústria nanoelectrònica necessita de nous simuladors de dispositius nanoelectrònics. Des del departament d’Enginyeria Electrònica de la UAB se n’està desenvolupant un anomenat BITLLES. Malgrat el seu avançat estat de desenvolupament els manca d’una interfície gràfica que faciliti l’entrada de dades al simulador. Aquest projecte final de carrera s’encarregarà de confeccionar aquesta peça clau per tal de assolir una aplicació prou madura per la seva comercialització. A partir de les tecnologies existents per a la realització d’interfícies es farà una selecció de les eines més adequades pels nostres objectius i seguidament es dissenyarà la interfície gràfica adaptant-la a les necessitats i objectius dels desenvolupadors del projecte BITLLES i dels possibles futurs usuaris.

Agents mòbils i DTN: disseny i implementació d'un protocol d'encaminament en l'entorn PROSES

En aquest projecte s’ha treballat en l’entorn PROSES, on aeroports i avions de l’espai aeri són mules de transport sobre una xarxa DTN. L’objectiu principal és estudiar i simular dos escenaris concrets: l’enviament de notícies des de les torres de control als avions, i l’enviament de canvis de rutes de vol dels avions a un aeroport en qüestió. S’ha simulat el comportament de dos protocols d’encaminament diferents sobre els escenaris creats. Per a realitzar les proves s’ha utilitzat el simulador The ONE, s’ha implementat un nou protocol d’encaminament, s’ha creat un Generador de Mapes i Rutes, i s’han realitzat amb èxit les simulacions.

Diseño y desarrollo de un equipo de caracterización de ISFET para la medida de analitos iónicos

En este proyecto se desarrolla una unidad de medida para investigar la cuantificación de la concentración de analitos iónicos en análisis clínico mediante sensores ISFET. Para su desarrollo se precisa de un elemento que simule el comportamiento de un ISFET por lo que también se desarrolla un simulador de ISFET. Para realizar la unidad de medida se diseñan unos circuitos SMU que permiten polarizar en tensión y medir la corriente de cada terminal de un ISFET y del electrodo de referencia que actúa de puerta. El simulador se realiza con un MOSFET de la misma geometría que el ISFET y dos generadores de tensión programables. Desarrollados y validados los circuitos correspondientes, obtenemos unos excelentes resultados en el simulador que se revela de gran utilidad para la puesta en marcha de la unidad de medida, la cual ofrece unos resultados bastante buenos, si bien se aprecian ciertas corrientes de fuga que no permiten alcanzar toda la exactitud que se pretendía. Ello es debido a los circuitos impresos que deberán ser mejorados hasta conseguir la exactitud deseada. Sin embargo pueden darse por válidos los circuitos de medida diseñados.

Modelos de viento aplicados a la mejora en la predicción de incendios forestales

La predicción de incendios forestales es uno de los grandes retos de la comunidad científica debido al impacto medioambiental, humano y económico que tienen en la sociedad. El comportamiento de este fenómeno es difícil de modelar debido a la gran cantidad de variables que intervienen y la dificultad que implica su correcta medición. Los simuladores de fuego son herramientas muy útiles pero, actualmente, los resultados que obtenemos tienen un alto grado de imprecisión. Desde nuestro grupo se ha trabajado en la predicción en dos etapas, donde antes de realizar cualquier predicción, se incorpora una etapa de ajuste de los parámetros de entrada para obtener mejores predicciones. Pese a la mejora que supone este nuevo paradigma de predicción, las simulaciones sobre incendios reales tienen un alto grado de error por el efecto de las condiciones meteorológicas que, usualmente, varían de manera notable durante el transcurso de la simulación. Uno de los factores más determinantes en el comportamiento de un incendio, junto con las características del terreno, es el viento. Los modelos de predicción son extremadamente sensibles al cambio en los componentes de dirección y velocidad del viento por lo que cualquier mejora que podamos introducir para mejorar la calidad de estas componentes influye directamente en la calidad de la predicción. Nuestro sistema de predicción utiliza la dirección y velocidad del viento de forma global en todo el terreno, y lo que proponemos con este trabajo es introducir un modelo de vientos que nos permita generar vientos locales en todas las celdas en las que se divide el terreno. Este viento local dependerá del viento general y de las características del terreno de dichas celdas. Consideramos que la utilización de un viento general no es suficiente para realizar una buena predicción del comportamiento de un incendio y hemos comprobado que la inclusión de un simulador de campo de vientos en nuestro sistema puede llegar a mejorar nuestras predicciones considerablemente. Los resultados obtenidos en los experimentos sintéticos que hemos realizado nos hacen ser optimistas, puesto que consideramos que la inclusión de componentes de viento locales permitirá mejorar nuestras predicciones en incendios reales.

Mechanisms of reproductive isolation between an ant species of hybrid origin and one of its parents.

The establishment of new species by hybridization is difficult because it requires the development of reproductive isolation (RI) in sympatry to escape the homogenizing effects of gene flow from the parental species. Here we investigated the role of two pre- and two postzygotic mechanisms of RI in a system comprising two interdependent Pogonomyrmex harvester ant lineages (the H1 and H2 lineages) of hybrid origin and one of their parental species (P. rugosus). Similar to most other ants, P. rugosus is characterized by an environmental system of caste determination with female brood developing either into queens or workers depending on nongenetic factors. By contrast, there is a strong genetic component to caste determination in the H1 and H2 lineages because the developmental fate of female brood depends on the genetic origin of the parents, with interlineage eggs developing into workers and intralineage eggs developing into queens. The study of a mixed mating aggregation revealed strong differences in mating flight timing between P. rugosus and the two lineages as a first mechanism of RI. A second important prezygotic mechanism was assortative mating. Laboratory experiments also provided support for one of the two investigated mechanisms of postzygotic isolation. The majority of offspring produced from the few matings between P. rugosus and the lineages aborted at the egg stage. This hybrid inviability was under maternal influence, with hybrids produced by P. rugosus queens being always inviable whereas a small proportion of H2 lineage queens produced large numbers of adult hybrid offspring. Finally, we found no evidence that genetic caste determination acted as a second postzygotic mechanism reducing gene flow between P. rugosus and the H lineages. The few viable P. rugosus-H hybrids were not preferentially shunted into functionally sterile workers but developed into both workers and queens. Overall, these results reveal that the nearly complete (99.5%) RI between P. rugosus and the two hybrid lineages stems from the combination of two typical prezygotic mechanisms (mating time divergence and assortative mating) and one postzygotic mechanism (hybrid inviability).

Performance on a Virtual Reality Angled Laparoscope Task Correlates with Spatial Ability of Trainees

The aim of the present study was to investigate whether trainees' performance on a virtual reality angled laparoscope navigation task correlates with scores obtained on a validated conventional test of spatial ability. 56 participants of a surgery workshop performed an angled laparoscope navigation task on the Xitact LS 500 virtual reality Simulator. Performance parameters were correlated with the score of a validated paper-and-pencil test of spatial ability. Performance at the conventional spatial ability test significantly correlated with performance at the virtual reality task for overall task score (p < 0.001), task completion time (p < 0.001) and economy of movement (p = 0.035), not for endoscope travel speed (p = 0.947). In conclusion, trainees' performance in a standardized virtual reality camera navigation task correlates with their innate spatial ability. This VR session holds potential to serve as an assessment tool for trainees.

Role of genetic and social factors in modulating the efficiency of division of labour in social insects

Summary : Division of labour is one of the most fascinating aspects of social insects. The efficient allocation of individuals to a multitude of different tasks requires a dynamic adjustment in response to the demands of a changing environment. A considerable number of theoretical models have focussed on identifying the mechanisms allowing colonies to perform efficient task allocation. The large majority of these models are built on the observation that individuals in a colony vary in their propensity (response threshold) to perform different tasks. Since individuals with a low threshold for a given task stimulus are more likely to perform that task than individuals with a high threshold, infra-colony variation in individual thresholds results in colony division of labour. These theoretical models suggest that variation in individual thresholds is affected by the within-colony genetic diversity. However, the models have not considered the genetic architecture underlying the individual response thresholds. This is important because a better understanding of division of labour requires determining how genotypic variation relates to differences in infra-colony response threshold distributions. In this thesis, we investigated the combined influence on task allocation efficiency of both, the within-colony genetic variability (stemming from variation in the number of matings by queens) and the number of genes underlying the response thresholds. We used an agent-based simulator to model a situation where workers in a colony had to perform either a regulatory task (where the amount of a given food item in the colony had to be maintained within predefined bounds) or a foraging task (where the quantity of a second type of food item collected had to be the highest possible). The performance of colonies was a function of workers being able to perform both tasks efficiently. To study the effect of within-colony genetic diversity, we compared the performance of colonies with queens mated with varying number of males. On the other hand, the influence of genetic architecture was investigated by varying the number of loci underlying the response threshold of the foraging and regulatory tasks. Artificial evolution was used to evolve the allelic values underlying the tasks thresholds. The results revealed that multiple matings always translated into higher colony performance, whatever the number of loci encoding the thresholds of the regulatory and foraging tasks. However, the beneficial effect of additional matings was particularly important when the genetic architecture of queens comprised one or few genes for the foraging task's threshold. By contrast, higher number of genes encoding the foraging task reduced colony performance with the detrimental effect being stronger when queens had mated with several males. Finally, the number of genes determining the threshold for the regulatory task only had a minor but incremental effect on colony performance. Overall, our numerical experiments indicate the importance of considering the effects of queen mating frequency, genetic architecture underlying task thresholds and the type of task performed when investigating the factors regulating the efficiency of division of labour in social insects. In this thesis we also investigate the task allocation efficiency of response threshold models and compare them with neural networks. While response threshold models are widely used amongst theoretical biologists interested in division of labour in social insects, our simulation reveals that they perform poorly compared to a neural network model. A major shortcoming of response thresholds is that they fail at one of the most crucial requirement of division of labour, the ability of individuals in a colony to efficiently switch between tasks under varying environmental conditions. Moreover, the intrinsic properties of the threshold models are that they lead to a large proportion of idle workers. Our results highlight these limitations of the response threshold models and provide an adequate substitute. Altogether, the experiments presented in this thesis provide novel contributions to the understanding of how division of labour in social insects is influenced by queen mating frequency and genetic architecture underlying worker task thresholds. Moreover, the thesis also provides a novel model of the mechanisms underlying worker task allocation that maybe more generally applicable than the widely used response threshold models. Resumé : La répartition du travail est l'un des aspects les plus fascinants des insectes vivant en société. Une allocation efficace de la multitude de différentes tâches entre individus demande un ajustement dynamique afin de répondre aux exigences d'un environnement en constant changement. Un nombre considérable de modèles théoriques se sont attachés à identifier les mécanismes permettant aux colonies d'effectuer une allocation efficace des tâches. La grande majorité des ces modèles sont basés sur le constat que les individus d'une même colonie diffèrent dans leur propension (inclination à répondre) à effectuer différentes tâches. Etant donné que les individus possédant un faible seuil de réponse à un stimulus associé à une tâche donnée sont plus disposés à effectuer cette dernière que les individus possédant un seuil élevé, les différences de seuils parmi les individus vivant au sein d'une même colonie mènent à une certaine répartition du travail. Ces modèles théoriques suggèrent que la variation des seuils des individus est affectée par la diversité génétique propre à la colonie. Cependant, ces modèles ne considèrent pas la structure génétique qui est à la base des seuils de réponse individuels. Ceci est très important car une meilleure compréhension de la répartition du travail requière de déterminer de quelle manière les variations génotypiques sont associées aux différentes distributions de seuils de réponse à l'intérieur d'une même colonie. Dans le cadre de cette thèse, nous étudions l'influence combinée de la variabilité génétique d'une colonie (qui prend son origine dans la variation du nombre d'accouplements des reines) avec le nombre de gènes supportant les seuils de réponse, vis-à-vis de la performance de l'allocation des tâches. Nous avons utilisé un simulateur basé sur des agents pour modéliser une situation où les travailleurs d'une colonie devaient accomplir une tâche de régulation (1a quantité d'une nourriture donnée doit être maintenue à l'intérieur d'un certain intervalle) ou une tâche de recherche de nourriture (la quantité d'une certaine nourriture doit être accumulée autant que possible). Dans ce contexte, 'efficacité des colonies tient en partie des travailleurs qui sont capable d'effectuer les deux tâches de manière efficace. Pour étudier l'effet de la diversité génétique d'une colonie, nous comparons l'efficacité des colonies possédant des reines qui s'accouplent avec un nombre variant de mâles. D'autre part, l'influence de la structure génétique a été étudiée en variant le nombre de loci à la base du seuil de réponse des deux tâches de régulation et de recherche de nourriture. Une évolution artificielle a été réalisée pour évoluer les valeurs alléliques qui sont à l'origine de ces seuils de réponse. Les résultats ont révélé que de nombreux accouplements se traduisaient toujours en une plus grande performance de la colonie, quelque soit le nombre de loci encodant les seuils des tâches de régulation et de recherche de nourriture. Cependant, les effets bénéfiques d'accouplements additionnels ont été particulièrement important lorsque la structure génétique des reines comprenait un ou quelques gènes pour le seuil de réponse pour la tâche de recherche de nourriture. D'autre part, un nombre plus élevé de gènes encodant la tâche de recherche de nourriture a diminué la performance de la colonie avec un effet nuisible d'autant plus fort lorsque les reines s'accouplent avec plusieurs mâles. Finalement, le nombre de gènes déterminant le seuil pour la tâche de régulation eu seulement un effet mineur mais incrémental sur la performance de la colonie. Pour conclure, nos expériences numériques révèlent l'importance de considérer les effets associés à la fréquence d'accouplement des reines, à la structure génétique qui est à l'origine des seuils de réponse pour les tâches ainsi qu'au type de tâche effectué au moment d'étudier les facteurs qui régulent l'efficacité de la répartition du travail chez les insectes vivant en communauté. Dans cette thèse, nous étudions l'efficacité de l'allocation des tâches des modèles prenant en compte des seuils de réponses, et les comparons à des réseaux de neurones. Alors que les modèles basés sur des seuils de réponse sont couramment utilisés parmi les biologistes intéressés par la répartition des tâches chez les insectes vivant en société, notre simulation montre qu'ils se révèlent peu efficace comparé à un modèle faisant usage de réseaux de neurones. Un point faible majeur des seuils de réponse est qu'ils échouent sur un point crucial nécessaire à la répartition des tâches, la capacité des individus d'une colonie à commuter efficacement entre des tâches soumises à des conditions environnementales changeantes. De plus, les propriétés intrinsèques des modèles basés sur l'utilisation de seuils conduisent à de larges populations de travailleurs inactifs. Nos résultats mettent en évidence les limites de ces modèles basés sur l'utilisation de seuils et fournissent un substitut adéquat. Ensemble, les expériences présentées dans cette thèse fournissent de nouvelles contributions pour comprendre comment la répartition du travail chez les insectes vivant en société est influencée par la fréquence d'accouplements des reines ainsi que par la structure génétique qui est à l'origine, pour un travailleur, du seuil de réponse pour une tâche. De plus, cette thèse fournit également un nouveau modèle décrivant les mécanismes qui sont à l'origine de l'allocation des tâches entre travailleurs, mécanismes qui peuvent être appliqué de manière plus générale que ceux couramment utilisés et basés sur des seuils de réponse.

Efecto de las pérdidas y ganancias recientes en el riesgo asumido por los automovilistas

Se analiza el efecto de las pérdidas y ganancias recientes sobre la conducta arriesgada y el riesgo percibido en la ejecución del simulador de conducción TIC/PC. Los modelos teóricos analizados coinciden en predecir aumento de la conducta arriesgada tras la pérdida y no modificación tras la ganancia. Los resultados obtenidos no confirman estas predicciones en cuanto al efecto de las pérdidas recientes. Tras las ganancias los sujetos no se diferencian de los controles. En cuanto al riesgo percibido, sólo la Teoría de Riesgo-Cero predice modificaciones tras la pérdida. Si bien nuestros sujetos experimentales perciben menos riesgo tras la pérdida, ello no se traduce en un aumento de la conducta arriesgada. Parece ser que percepción y conducta se rigen por mecanismos diferentes

Graphical simulators for AUV development

A long development time is needed from the design to the implementation of an AUV. During the first steps, simulation plays an important role, since it allows for the development of preliminary versions of the control system to be integrated. Once the robot is ready, the control systems are implemented, tuned and tested. The use of a real-time simulator can help closing the gap between off-line simulation and real testing using the already implemented robot. When properly interfaced with the robot hardware, a real-time graphical simulation with a "hardware in the loop" configuration, can allow for the testing of the implemented control system running in the actual robot hardware. Hence, the development time is drastically reduced. These paper overviews the field of graphical simulators used for AUV development proposing a classification. It also presents NEPTUNE, a multi-vehicle, real-time, graphical simulator based on OpenGL that allows hardware in the loop simulations

Interplay between insulin signaling, juvenile hormone, and vitellogenin regulates maternal effects on polyphenism in ants.

Polyphenism is the phenomenon in which alternative phenotypes are produced by a single genotype in response to environmental cues. An extreme case is found in social insects, in which reproductive queens and sterile workers that greatly differ in morphology and behavior can arise from a single genotype. Experimental evidence for maternal effects on caste determination, the differential larval development toward the queen or worker caste, was recently documented in Pogonomyrmex seed harvester ants, in which only colonies with a hibernated queen produce new queens. However, the proximate mechanisms behind these intergenerational effects have remained elusive. We used a combination of artificial hibernation, hormonal treatments, gene expression analyses, hormone measurements, and vitellogenin quantification to investigate how the combined effect of environmental cues and hormonal signaling affects the process of caste determination in Pogonomyrmex rugosus. The results show that the interplay between insulin signaling, juvenile hormone, and vitellogenin regulates maternal effects on the production of alternative phenotypes and set vitellogenin as a likely key player in the intergenerational transmission of information. This study reveals how hibernation triggers the production of new queens in Pogonomyrmex ant colonies. More generally, it provides important information on maternal effects by showing how environmental cues experienced by one generation can translate into phenotypic variation in the next generation.

Digital beamforming and moving target indication for future spaceborne synthetic aperture radar

During the last decade the interest on space-borne Synthetic Aperture Radars (SAR) for remote sensing applications has grown as testified by the number of recent and forthcoming missions as TerraSAR-X, RADARSAT-2, COSMO-kyMed, TanDEM-X and the Spanish SEOSAR/PAZ. In this sense, this thesis proposes to study and analyze the performance of the state-of-the-Art space-borne SAR systems, with modes able to provide Moving Target Indication capabilities (MTI), i.e. moving object detection and estimation. The research will focus on the MTI processing techniques as well as the architecture and/ or configuration of the SAR instrument, setting the limitations of the current systems with MTI capabilities, and proposing efficient solutions for the future missions. Two European projects, to which the Universitat Politècnica de Catalunya provides support, are an excellent framework for the research activities suggested in this thesis. NEWA project proposes a potential European space-borne radar system with MTI capabilities in order to fulfill the upcoming European security policies. This thesis will critically review the state-of-the-Art MTI processing techniques as well as the readiness and maturity level of the developed capabilities. For each one of the techniques a performance analysis will be carried out based on the available technologies, deriving a roadmap and identifying the different technological gaps. In line with this study a simulator tool will be developed in order to validate and evaluate different MTI techniques in the basis of a flexible space-borne radar configuration. The calibration of a SAR system is mandatory for the accurate formation of the SAR images and turns to be critical in the advanced operation modes as MTI. In this sense, the SEOSAR/PAZ project proposes the study and estimation of the radiometric budget. This thesis will also focus on an exhaustive analysis of the radiometric budget considering the current calibration concepts and their possible limitations. In the framework of this project a key point will be the study of the Dual Receive Antenna (DRA) mode, which provides MTI capabilities to the mission. An additional aspect under study is the applicability of the Digital Beamforming on multichannel and/or multistatic radar platforms, which conform potential solutions for the NEWA project with the aim to fully exploit its capability jointly with MTI techniques.