Métodes d'aprenentatge per reforç basats en la política i la seva aplicació a la robótica

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Robot Locomotion Group del Massachusetts Institute of Technology, Estats Units, entre març i agost del 2006. Es descriu la feina portada a terme en el camp de l'aprenentatge per reforç (RL), una metodologia molt utilitzada en aprenentatge artificial. En RL, un agent intenta maximitzar un valor escalar (càstig o premi) obtingut com a resultat de la seva interacció amb l'entorn. L'objectiu d'un sistema basat en RL és el de trobar una política d'actuació òptima que relaciona l'estat de l'entorn amb una acció determinada que maximitzi la suma de reforços futurs. El principal avantatge és que no utilitza cap base de dades conegudes, així que l'agent no rep informació sobre quina decisió triar, com succeeix en molts tipus d'aprenentatge, sinó que ha de triar per descobrir aquelles accions que tenen un valor més alt, sent molt adient en robòtica aplicada. Els principals desavantatges són uns temps de convergència sovint elevats i la manca de generalització quan tractem variables contínues. Principalment, el treball s’ha centrat en l'estudi de noves i més complexes metodologies basades en RL que combinessin dos tipus d'algorismes: els basats en funcions de valor i els representats únicament per una política d'actuació. Posteriorment s'analitzà la seva aplicabilitat en aplicacions robòtiques reals. En tots els estudis i les simulacions s’ha utilitzat un braç robòtic dissenyat i contruït al laboratori. El tipus de robot, anomenat Acrobot, és un banc de proves molt utilitzat en els camps de teoria de control i aprenentatge.

Implementació i simulació funcional en MATLAB del protocol IEEE 802.15.4 de WSN

El principal objectiu que es pretén assolir és dissenyar un simulador de la capa MAC, definida a l’estàndard IEEE 802.15.4. Convé matisar que l’objectiu no és implementar un simulador, sinó utilitzar una plataforma genèrica existent, MATLAB, i definir sobre ella, una metodologia que, permeti utilitzar-la més com a plataforma específica de desenvolupament i simulació de protocols per a xarxes de sensors, que no pas com a simple simulador.

Models de simulació per coordinar serveis d'emergència

El projecte exposat té com a propòsit definir i implementar un model de simulació basat en la coordinació i assignació dels serveis d’emergència en accidents de trànsit. La definició del model s’ha realitzat amb l’ús de les Xarxes de Petri Acolorides i la implementació amb el software Rockwell Arena 7.0. El modelatge de la primera simulació ens mostra un model teòric basat en cues mentre que el segon, mostra un model més complet i real gràcies a la connexió mitjançant la plataforma Corba a una base de dades amb informació geogràfica de les flotes i de les rutes. Com a resultat de l’estudi i amb l’ajuda de GoogleEarth, podem realitzar simulacions gràfiques per veure els accidents generats, les flotes dels serveis i el moviment dels vehicles des de les bases fins als accidents.

Innovació tecnològica a la construcció subterrània

Report for the scientific sojourn carried out in the International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE) –state agency – from February until November 2007. The work within the project Technology innovation in underground construction can be grouped into the following tasks: development of the software for modelling underground excavation based on the discrete element method - the numerical algorithms have been implemented in the computer programs and applied to simulation of excavation using roadheaders and TBM-s -; coupling of the discrete element method with the finite element method; development of the numerical model of rock cutting taking into account of wear of rock cutting tools -this work considers a very important factor influencing effectiveness of underground works -.

Estudi de mètodes de generació de dades sintètiques

Aquest projecte presenta un estudi científic dels mètodes de generació de dades sintètiques dins de l’àrea de la privadesa de dades. Aquests mètodes permeten controlar la transferència de dades sensibles a terceres parts i la utilitat estadística de les dades que es generen sintèticament. S’han introduït tots els conceptes bàsics necessaris per a situar al lector i s’ha analitzat un dels mètodes existents més amplament utilitzat (IPSO). Seguidament, s’ha proposat un nou mètode per a la generació de dades sintètiques (FCRM) que es basa en Fuzzy c-Regression i permet controlar l’equilibri entre pèrdua d’informació i risc de revelació mitjançant un paràmetre c.

Anàlisi, disseny i implementació d'una eina de simulació per a l'estudi de la interoperabilitat mitjançant conversió d'atributs en entorns multi-domini

El present projecte part d’un estudi sobre el tractament de situacions d’emergència, on es considera que una infraestructura de comunicació, sobre aquest tipus d’escenaris, ha d’implementar la interoperabilitat i el control d’accés, entre els diferents elements que hi participen, utilitzant la conversió d’atributs. Per tal de materialitzar aquest estudi s’ha realitzat un anàlisi de les necessitats de l’aplicació i un disseny detallat dels mòduls que el formen. S’ha implementat d’aquesta manera una eina de simulació per entorns multi-domini. Finalment s’han realitzat un conjunt de proves per comprovar la seva fiabilitat respecte l’estudi original.

Mathematical description of bacterial traveling pulses

The Keller-Segel system has been widely proposed as a model for bacterial waves driven by chemotactic processes. Current experiments on E. coli have shown precise structure of traveling pulses. We present here an alternative mathematical description of traveling pulses at a macroscopic scale. This modeling task is complemented with numerical simulations in accordance with the experimental observations. Our model is derived from an accurate kinetic description of the mesoscopic run-and-tumble process performed by bacteria. This model can account for recent experimental observations with E. coli. Qualitative agreements include the asymmetry of the pulse and transition in the collective behaviour (clustered motion versus dispersion). In addition we can capture quantitatively the main characteristics of the pulse such as the speed and the relative size of tails. This work opens several experimental and theoretical perspectives. Coefficients at the macroscopic level are derived from considerations at the cellular scale. For instance the stiffness of the signal integration process turns out to have a strong effect on collective motion. Furthermore the bottom-up scaling allows to perform preliminary mathematical analysis and write efficient numerical schemes. This model is intended as a predictive tool for the investigation of bacterial collective motion.

Entorno gráfico para simulaciones de sistemas biológicos

Aquesta memòria conté tota l'evolució del desenvolupament del projecte a tractar, és a dir, un entorn gràfic per a simulacions de sistemes biològics. Es partirà d'uns objectius a complir, buscant quina via se'ls adapta millor. A continuació s'expliquen els requeriments establerts, i fent una abstracció d'ells, el disseny general del software per a, després, passar al desenvolupament del mateix. Finalment, es mostren les proves realitzades sobre aquest, deduint conclusions que ajudaran a la seva posterior utilització i manteniment.

Obtenció de nous anàlegs amb activitat brassinoesteroide mitjançant modelització molecular i síntesi

Els brassinoesteroides són productes naturals que actuen com a potents reguladors del creixement vegetal. Presenten aplicacions prometedores en l’agricultura degut a que, aplicats exògenament, augmenten la qualitat i la quantitat de les collites. Ara bé, el seu ús s’ha vist restringit degut a la seva costosa obtenció. Aquest fet ha motivat la recerca de nous compostos actius més assequibles. En aquest projecte es planteja el disseny i obtenció de nous anàlegs seguint diferents estratègies que impliquen tant l’ús de mètodes de modelització molecular com de síntesi orgànica. La primera d’aquestes estratègies consisteix en buscar compostos actius en bases de dades de compostos comercials a través de processos de Virtual Screening desenvolupats amb mètodes computacionals basats en Camps d’Interacció Molecular. Així, es van establir i interpretar models de Relacions Quantitatives Estructura-Activitat (QSAR) emprant descriptors independents de l’alineament (GRIND) i, amb col•laboració amb la Universitat de Perugia, aquest criteri de cerca es va ampliar amb l’aplicació de descriptors FLAP de nova generació. Una altra estratègia es va basar en intentar substituir l’esquelet esteroide dels brassinoesteroides per una estructura equivalent, fixant com a cadena lateral el grup (R)-hexahidromandelil. S’han aplicat dos criteris: mètodes computacionals basats en models QSAR establerts amb descriptors GRIND i també en la metodologia SHOP (scaffold hopping), i, per altra banda, anàlegs proposats racionalment a partir d’un estudi efectuat sobre disruptors endocrins no esteroïdals. Sobre les estructures trobades s’hi va unir la cadena lateral comercial esmentada per via sintètica, en la qual s’ha hagut de fer un èmfasi especial en grups protectors. En total, 49 estructures es proposen per a ser obtingudes sintèticament. També s’ha treballat en l’obtenció un agonista derivat de l’hipotètic antagonista KM-01. Totes les molècules candidates, ja siguin comercials o obtingudes sintèticament, estant sent avaluades en el test d’inclinació de la làmina d’arròs (RLIT).

Inclusió de les TIC en el portafoli de l'estudiant per a l'ensenyament dels mètodes numèrics

La finalitat d’aquest projecte ha estat la millora de la formació global dels estudiants. Concretament, mitjançant la creació d’un portafolis que contingui les diferents activitats que ha realitzat l’estudiant al llarg del curs es pretén potenciar tant les competències específiques com les competències transversals dels estudiants. Concretament, aquest objectiu s'ha assolit mitjançant el disseny i el desenvolupament de: 1. nou material docent corresponent a la presentació dels continguts de l’assignatura (apunts, presentacions, animacions,... ) amb el que s'ha pretès promoure el treball individual i la capacitat d’autoaprenentatge dels estudiants. 2. sesions dirigits que es realitzen en aules informàtiques amb el que s'ha volgut incrementar la motivació i desenvolupar un esperit crític dels estudiants 3. treballs tutelats que els estudiants realitzaran en grups, posteriorments pesentaran a la resta de companys i que finalment condueixen a la redacció d’un informe final. D'aquesta manera s'ha pretès desenvolupar les competències transversals dels estudiants

Adaptació del model europeu (EEES) de les assignatures relacionades amb organització i mètodes de treball de la Diplomatura de relacions Laborals

L'adaptació dels estudis a l'Espai Europeu d'Educació Superior (EEES) comporta l'establiment d'un nou paradigma docent centrat en l'estudiant, l'ús d'una nova unitat de valoració de l'activitat acadèmica, el crèdit europeu, i enfortir i repensar l'avaluació de l'aprenentatge. Aquesta adaptació representa una transformació profunda en el paper que juga tant el professor com l'alumne. En aquest context, es fa molt necessari adaptar les metodologies docents, els continguts i les eines d'interacció amb els alumnes. La finalitat d'aquest projecte consisteix en adaptar les assignatures troncals d'Organització i Mètodes de Treball de la Diplomatura de Relacions Laborals a aquest nou entorn. Per a tal fi, a part d'elaborar un pla docent consistent al EEES, també s'han de desenvolupar continguts, eines d'interacció i metodologies d'avaluació que permetin millorar el nivell de formació i el rendiment acadèmic de l'estudiant. Aquest projecte comprèn sis accions específiques per aconseguir-ho: 1) L'elaboració de la guia docent (objectius, capacitats a treballar, continguts, metodologia, avaluació, etc.); 2) L'elaboració del programa d'activitats (on es concreten les activitats d'aprenentatge que l'estudiant ha de dur a terme per assolir els objectius formatius: projectes tutoritzats, estudis de casos , lectures orientades, etc.) 3) Elaboració del material teòric. Aquesta acció té com a objectiu realitzar un llibre bàsic que comprengui la totalitat de la matèria relacionada amb OMT. 4) Elaboració del material pràctic. 5) Creació d'una pàgina web per aquest material. Aquesta web pretén ser un espai de treball comú pels estudiants de Relacions Laborals que cursin assignatures d'OMT a la UAB i la UPF. 6) Realitzar un projecte pilot tutoritzat. Aquesta prova pilot sorgeix arran de converses informals mantingudes amb alumnes de la diplomatura i la coordinadora d'estudis.

Projecte per a l'organització de pràctiques professionals en turisme en forrnació virtual

L'objectiu del projecte és possibilitar que els estudiants de la diplomatura de turisme de la UOC puguin realitzar una pràctica laboral rigorosa i realista i que permeti desenvolupar les competències bàsiques en treball en equip i transversals en sostenibilitat aplicada a les destinacions turístiques. La pràctica docent consisteix en una simulació, per a entorn virtual d'aprenentatge que emula les diferents fases del treball de consultoria turística i l’aplicació dels resultats del les tasques col·laboratives a un treball orientat a objecte. Concretament el projecte està orientat a simular un treball de camp i a dissenyar i executar un pla estratègic per a la millora d'una destinació de naturalesa. La metodologia didàctica parteix de l’organització d'un treball en equip, cosa per la qual s'espera que els estudiants puguin cooperar entre si durant les fases del projecte. Amb el projecte es pretén aconseguir dotar als estudiants de mètodes i habilitats en sostenibilitat aplicada al turisme. Així com posar en pràctica els coneixements previs obtinguts en aquesta matèria. La simulació consisteix en la implementació d’estratègies per a millorar l’ús dels recursos turístics en una destinació real espanyola (el parc Natural de la Serra d'Espadà, a la província de Castelló), així com a crear una memòria final basada en la creació d'un pla estratègic per a la implementació d'accions basades en el turisme sostenible en l’àrea d'estudi.

Desenvolupament d'una plataforma de simulació de rutes ciclistes (Simulbike)

L'aplicació que es pretén realitzar en aquest projecte consisteix en desenvolupar un sistema de simulació de rutes de muntanya en bicicleta.

Estudi de les càrregues ambientals del compostatge casolà. Simulació d'un sistema de compostatge domèstic i determinació d'emissions de gasos contaminants

Aquest treball s’enfoca cap l’anàlisi de les emissions de gasos amb un potencial impacte negatiu sobre l’entorn que es poden emetre a l’atmosfera durant el compostatge casolà com són el metà i l’òxid nitrós pel seu paper de gasos d’efecte hivernacle i l’amoníac, però sense oblidar el seguiment dels paràmetres del procés en si i la determinació de la qualitat del compost produït. Durant poc més de 6 mesos s’ha simulat un sistema de compostatge casolà tal i com podria donar‐se en un domicili particular i s’ha confirmat la seva eficàcia en la reducció en pes del residu tractat així com l’obtenció d’un producte final altament estable i d’una qualitat més que acceptable. Pel que fa a les emissions de gasos, les quantitats determinades no són menyspreables. L’experiment s’ha realitzat per triplicat. Les emissions són molt erràtiques i no s’han trobat patrons clars en la seva evolució durant el procés de compostatge més enllà d’una certa correlació entre les emissions d’amoníac i la diferència de temperatures entre l’ambient i l’interior dels compostadors. Cal destacat un elevat grau de biaix en la determinació d’emissions gasoses a petita escala, com és el cas del compostatge casolà. Finalment constatar que la generació de lixiviats en el compostatge domèstic pot ser important donat el contingut en aigua de la matèria orgànica tractada a nivell casolà i el limitat accés a material estructurant sec que es té per a compensar‐les.

Mètodes algebraics i de teoria de la prova per a la formalització del raonament vague

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Università degli studi di Siena, Italy , entre 2007 i 2009. El projecte ha consistit en un estudi de la formalització lògica del raonament en presència de vaguetat amb els mètodes de la Lògica Algebraica i de la Teoria de la Prova. S'ha treballat fonamental en quatre direccions complementàries. En primer lloc, s'ha proposat un nou plantejament, més abstracte que el paradigma dominant fins ara, per l'estudi dels sistemes de lògica borrosa. Fins ara en l'estudi d'aquests sistemes l'atenció havia recaigut essencialment en l'obtenció de semàntiques basades en tnormes contínues (o almenys contínues per l'esquerra). En primer nivell de major abstracció hem estudiat les propietats de completesa de les lògiques borroses (tant proposicionals com de primer ordre) respecte de semàntiques definides sobre qualsevol cadena de valors de veritat, no necessàriament només sobre l'interval unitat dels nombres reals. A continuació, en un nivell encara més abstracte, s’ha pres l'anomenada jerarquia de Leibniz de la Lògica Algebraica Abstracta que classifica tots els sistemes lògics amb un bon comportament algebraic i s'ha expandit a una nova jerarquia (que anomenem implicacional) que permet definir noves classes de lògiques borroses que contenen quasi totes les conegudes fins ara. En segon lloc, s’ha continuat una línia d'investigació iniciada els darrers anys consistent en l'estudi de la veritat parcial com a noció sintàctica (és a dir, com a constants de veritat explícites en els sistemes de prova de les lògiques borroses). Per primer cop, s’ha considerat la semàntica racional per les lògiques proposicionals i la semàntica real i racional per les lògiques de primer ordre expandides amb constants. En tercer lloc, s’ha tractat el problema més fonamental del significat i la utilitat de les lògiques borroses com a modelitzadores de (part de) els fenòmens de la vaguetat en un darrer article de caràcter més filosòfic i divulgatiu, i en un altre més tècnic en què defensem la necessitat i presentem l'estat de l'art de l'estudi de les estructures algèbriques associades a les lògiques borroses. Finalment, s’ha dedicat la darrera part del projecte a l'estudi de la complexitat aritmètica de les lògiques borroses de primer ordre.