Arquitectura de un sistema multi-agente para el soporte de la anotación funcional

Predecir la función biológica de secuencias de Ácido Desoxirribonucleico (ADN) es unos de los mayores desafíos a los que se enfrenta la Bioinformática. Esta tarea se denomina anotación funcional y es un proceso complejo, laborioso y que requiere mucho tiempo. Dado su impacto en investigaciones y anotaciones futuras, la anotación debe ser lo más able y precisa posible. Idealmente, las secuencias deberían ser estudiadas y anotadas manualmente por un experto, garantizando así resultados precisos y de calidad. Sin embargo, la anotación manual solo es factible para pequeños conjuntos de datos o genomas de referencia. Con la llegada de las nuevas tecnologías de secuenciación, el volumen de datos ha crecido signi cativamente, haciendo aún más crítica la necesidad de implementaciones automáticas del proceso. Por su parte, la anotación automática es capaz de manejar grandes cantidades de datos y producir un análisis consistente. Otra ventaja de esta aproximación es su rapidez y bajo coste en relación a la manual. Sin embargo, sus resultados son menos precisos que los manuales y, en general, deben ser revisados ( curados ) por un experto. Aunque los procesos colaborativos de la anotación en comunidad pueden ser utilizados para reducir este cuello de botella, los esfuerzos en esta línea no han tenido hasta ahora el éxito esperado. Además, el problema de la anotación, como muchos otros en el dominio de la Bioinformática, abarca información heterogénea, distribuida y en constante evolución. Una posible aproximación para superar estos problemas consiste en cambiar el foco del proceso de los expertos individuales a su comunidad, y diseñar las herramientas de manera que faciliten la gestión del conocimiento y los recursos. Este trabajo adopta esta línea y propone MASSA (Multi-Agent System to Support functional Annotation), una arquitectura de Sistema Multi-Agente (SMA) para Soportar la Anotación funcional...

Interacción y manipulación de estructuras de datos complejas en VizHaskell

Nuestro trabajo se ha centrado principalmente en la mejora y extensión de una aplicación web llamada VizHaskell, la cual fue creada en otro proyecto anterior. La finalidad de esta herramienta es ser utilizada en el ámbito educativo para el aprendizaje del lenguaje Haskell y, por ello, incluye diferentes mecanismos para facilitar la programación de este lenguaje, a diferencia de otras que están destinados a un uso más serio o profesional. Entre sus características están la de incluir un mecanismo de gestión de usuarios en el que cada usuario dispondrá de su propio espacio de trabajo, permitir la creación de proyectos con la que los usuarios pueden tener de una manera organizada los módulos que vayan realizando, incluso proporcionar una visión original a la hora de obtener los resultados de su trabajo y poder entenderlos mejor, mediante el uso de representaciones gráficas como tablas o escenas 3D totalmente manejables y manipulables. Todo esto es posible sin la necesidad de instalar nada más allá de un navegador compatible con HTML5. Entre las mejoras añadidas están la inclusión de dos nuevas representaciones (tablas asociativas y escenas tridimensionales), la capacidad de anidar complejas estructuras de datos y la capacidad de poder manipular las estructuras de una forma sencilla mediante el uso de conocidos elementos como son los menús contextuales, además de otras mejoras que quizás no son tan llamativas, pero no por ello menos importantes, como la incorporación de funcionalidades relacionadas con los backreferences. Todo esto podemos verlo en detalle en la memoria del proyecto.

Un sistema de control autónomo para personajes de videojuegos basado en el modelo cognitivo Creencia-Deseo-Intención

La industria del videojuego ha avanzado a grandes pasos durante los últimos años respecto a la creación de "inteligencia artificial" para sus personajes, afirmando siempre que la utilizan para dotar de realismo y credibilidad a sus personajes. Sin embargo este concepto ha variado sustancialmente año tras año, y aún hoy, la inteligencia que encontramos en los personajes está lejos de lo que uno podría esperar de ello, incluso lejos de lo ya estudiado y conocido en la correspondiente disciplina académica. En el afán por desarrollar personajes que sean realmente autónomos y tomen sus propias decisiones tras razonar acerca de lo que ocurre en el juego, en este trabajo porponemos un sistema capaz de dotar de control autónomo a los personajes de un videojuego y con potencial para mostrar una mayor inteligencia. Para ello conectamos un armazón de desarrollo de videojuegos llamado IsoUnity, desarrollado sobre el entorno Unity, con un sistema multi-agente llamado Jason e implementado en Java, que utiliza el conocido modelo cognitivo Creencia-Deseo-Intención para representar el estado interno de la mente de los agentes, que en nuestro caso serán personajes de videojuego. A la hora de producir un videojuego, se implementa mediante un sistema de agentes inteligentes, con información subjetiva sobre el mundo, objetivos y planes y tareas que realizar, el jugador tendrá una experiencia más plena. Nuestra visión es la de adoptar este sistema en el desarrollo de videojuegos independientes de perspectiva isométrica y recursos sencillos de estilo retro, de ahí el uso de IsoUnity. En esta memoria, además de explicar en detalle nuestro sistema de control, documentamos las pruebas y las adaptaciones que proponemos para llevar a la práctica este concepto, sentando las bases tecnológicas para producir un videojuego completo utilizando este sistema. Siguiendo el camino iniciado en anteriores Trabajos de Fin de Grado de esta Facultad, queríamos continuar en esa línea de trabajo afinando más el concepto y abordando un tema nuevo, el de dotar a los personajes de videojuegos creados con IsoUnity de una autonomía mayor y mejores herramientas de toma de decisión para poder interactuar con su entorno y con otros personajes.

Análisis del movimiento en secuencias de imágenes

Este trabajo presenta el desarrollo de una aplicación destinada al análisis de secuencias de imágenes para la detección de movimiento en la escena. Se trata de un campo importante de la Visión Artificial, con múltiples aplicaciones entre las que se encuentra la videovigilancia con fines de seguridad, el control de tráfico, el movimiento de personas o el seguimiento y localización de objetos entre otras muchas. Para ello se utilizan métodos de análisis como son el de Lucas-Kanade y Gauss-Seidel, que obtienen el denominado flujo óptico. Este describe el movimiento que ha tenido lugar entre las imágenes y su fundamento estriba en la determinación de las variables espaciales y temporales en las imágenes, siendo precisamente la variable temporal la que introduce el concepto fundamental para el análisis del movimiento a partir de las imágenes captadas en diferentes instantes de tiempo dentro de la secuencia analizada. Para el desarrollo de la aplicación se han utilizado técnicas propias del tratamiento de la Visión Artificial, así como la metodología proporcionada por la Ingeniería del Software. Así, se ha realizado una especificación de requisitos, se ha elaborado y seguido un plan de proyecto y se ha realizado un análisis de alto nivel, que se materializa en el correspondiente diseño e implementación, junto con las pruebas de verificación y validación, obviamente adaptados en todos los casos a las dimensiones del proyecto, pero que establecen claramente los planteamientos básicos para el desarrollo de una aplicación a nivel empresarial. La aplicación planteada se enmarca perfectamente dentro del paradigma, hoy en día en pleno auge, conocido como el Internet de las Cosas (IoT). El IoT permite la intercomunicación entre dispositivos remotos, de forma que mediante la correspondiente comunicación a través de conexiones a Internet es posible obtener datos remotos para su posterior análisis, bien en nodos locales o en la nube, como concepto íntimamente relacionado con el IoT. Este es el caso de la aplicación que se presenta, de suerte que los métodos de procesamiento de las imágenes pueden aplicarse localmente o bien transmitir las mismas para su procesamiento en nodos remotos.

Recomendación dinámica de productos a grupos con realidad aumentada

La Realidad Aumentada es una tecnología que permite aumentar el mundo real que percibimos con elementos virtuales interactivos. En esta memoria describimos el uso de esta tecnología, entre otras, para obtener información a tiempo real sobre películas. La aplicación que describimos es capaz de recoger toda la información de una película con solo enfocar su foto de portada con la cámara, pudiendo guardar y/o compartir esta información. Además, explicaremos el sistema de recomendación para grupos de personas, que también es una funcionalidad de nuestra aplicación. Este sistema recoge las valoraciones de todos los usuarios para luego hacer una recomendación grupal. Veremos de una manera detallada cómo ha sido el proceso evolutivo desde la idea inicial hasta llegar a una aplicación real.

Recomendador adaptativo y entrenador Pre-Flop para NLHE

El póker en todas sus modalidades, tanto presenciales como online, lleva mucho tiempo siendo uno de los juegos de apuestas y azar más jugados del mundo. Dentro de los diferentes tipos de partidas de póker (Omaha, NLHE, PLHE, etc.) el más jugado es el NLHE, sobre el cual se va a desarrollar estetrabajo de fin de grado; particularmente la versión online de la aplicación PokerStars. Existen herramientas para recoger información de estas partidas (PokerTracker, Holdem Manager), pero de la persona que los maneje depende saber el uso de los datos que nos dan estas herramientas, además de la información de las tablas de rangos de autores como Janda (Janda, 2013), o la clasificación de manos de Sklansky-Chubukov (Muñoz, 2009). Con este trabajo queremos dar un apoyo a las personas que se inicien en el mundo del póker a tomar decisiones acertadas aunque no sean óptimas contra todos los jugadores. Algunos jugadores jugaran peor que la óptima y serán objetivos para ser “explotados” y así aumentar nuestro beneficio. Para saber cuáles son estos jugadores explotables, usaremos los datos que nos proporciona la herramienta PokerTracker 4. A la hora de obtener los datos en el momento de la jugada hemos preparado un reconocedor de imágenes adaptado a PokerStars para recoger los datos que hay en la pantalla en el momento de nuestro turno y así decidir lo que debemos hacer. También se ha implementado un entrenador de jugadas para aprender qué hacer frente a unas jugadas, que utiliza unos datos introducidos por el usuario o generados aleatoriamente, y dentro de las aleatorias se pueden simplificar para jugadores noveles a dos de las situaciones más comunes: Open Raise y 3-bet.

Inteligencia ambiental en el Internet de las cosas

En la actualidad, existe un concepto que está cobrando especial relevancia, el cual es conocido como IoT (Internet of Things, Internet de las Cosas) [1]. En el IoT [2] se define la interconexión digital de objetos cotidianos con internet, esto significa que no sólo “los humanos” tenemos la capacidad de conectarnos a internet, sino que caminamos hacia una nueva era donde prácticamente cualquier cosa podría ser conectada a internet, desde un reloj (smartwatch), como tenemos en la actualidad, hasta una nevera, una persiana, una sartén, etc. En este proyecto se ha querido aplicar ciertas fases del IoT, para convertir una información ambiental poco sesgada, proporcionada por una pequeña estación meteorológica, en un valor adicional a la hora de tomar decisiones basadas en las variables ambientales, para determinar, según un proceso de aprendizaje automático, la sensación que una persona percibe en relación al tiempo meteorológico en un determinado momento. Para ello utilizamos una serie de sensores que se encargan de darnos la información ambiental necesaria (como la temperatura, humedad y presión atmosférica) una fuente de procesamiento como puede ser un micro-controlador, para después poder manejarla y procesarla en la nube, de forma remota, adquiriendo así el valor añadido que se espera en el IoT. Además, en este proyecto se aplican técnicas de Inteligencia Artificial para ayudar al usuario en esa toma de decisiones, mediante un proceso de entrenamiento previo, que permite obtener información relevante para aplicarla posteriormente en el contexto meteorológico mencionado. Para manejar todos estos conceptos y elementos, se hace uso de servicios Web, bases de datos, procesamiento y aprendizaje automático, integrando todos los servicios en una misma plataforma que facilite la comunicación de todos los elementos involucrados.

Construction of Intelligent Virtual Worlds Using a Grammatical Framework

The potential of integrating multiagent systems and virtual environments has not been exploited to its whole extent. This paper proposes a model based on grammars, called Minerva, to construct complex virtual environments that integrate the features of agents. A virtual world is described as a set of dynamic and static elements. The static part is represented by a sequence of primitives and transformations and the dynamic elements by a series of agents. Agent activation and communication is achieved using events, created by the so-called event generators. The grammar defines a descriptive language with a simple syntax and a semantics, defined by functions. The semantics functions allow the scene to be displayed in a graphics device, and the description of the activities of the agents, including artificial intelligence algorithms and reactions to physical phenomena. To illustrate the use of Minerva, a practical example is presented: a simple robot simulator that considers the basic features of a typical robot. The result is a functional simple simulator. Minerva is a reusable, integral, and generic system, which can be easily scaled, adapted, and improved. The description of the virtual scene is independent from its representation and the elements that it interacts with.

Controlo de estufagem do Vinho Madeira em escala piloto

Um dos processos de envelhecimento do Vinho Madeira é a “Estufagem” realizada através da circulação de água aquecida a uma determinada temperatura por um sistema de serpentina existente no interior de cada estufa. De modo a tornar o processo de estufagem eficiente e preservar a qualidade do Vinho Madeira, a monitorização, registo e controlo da temperatura reveste-se da maior importância sendo, atualmente, todo esse processo realizado, por norma, manualmente, quer no sistema de dez estufas de aço inox existente no laboratório de enologia da Universidade da Madeira (UMa), quer nos sistemas das cooperativas de Vinho Madeira. Existem, no mercado, alguns sistemas que solucionam, com menor ou maior limitação, este problema. Porém, nenhum desses sistemas implementa um sistema de controlo “inteligente” capaz de se adaptar automaticamente a diferentes períodos de temperaturas predefinidos e manter o aquecimento das estufas de acordo com essas temperaturas com uma margem de erro inferior a ±0,5℃, bem como o custo associado aos mesmos é elevado o que dificulta a sua implementação neste setor. O sistema implementado, nesta tese, consiste em duas aplicações: uma aplicação web e uma Windows Forms Application. A aplicação web foi desenvolvida em C# com recurso à framework ASP.NET Web Pages e implementa toda a lógica necessária à monitorização gráfica e à gestão do sistema, nomeadamente a definição do setpoint para cada estufa. A Windows Forms Application, também desenvolvida em C# devido à necessidade de interligação com a biblioteca fornecida pela CAREL para conexão aos controladores de temperatura IR32, efetua o registo e controlo automático da temperatura, de acordo com o setpoint definido para cada estufa através da aplicação web. O controlo de temperatura realiza-se com recurso às redes neuronais, nomeadamente através dum controlador DIC (Direct Inverse Controller) que obteve, de entre os vários controladores testados, o melhor Erro Quadrático Médio (MSE) e o melhor Coeficiente de Correlação (R). Através da utilização do sistema implementado conseguiu-se eliminar a limitação física de erro com ± 1℃ em torno do setpoint tendo-se conseguido, para o melhor caso, uma margem de erro de ± 0,1℃ relativamente ao setpoint reduzindo-se, assim, a margem de variação de temperatura até um máximo de 1,8ºC e, consequentemente, o erro associado.

Sensor IoT para monitorización de consumo de energía en continua

Hoy en día la mayor parte de los sensores de energía IoT (Internet of Things) están orientados a la medida de corriente alterna (AC). No son aptos para monitorizar equipos que no estén conectados a la red eléctrica (baterías, paneles fotovoltaicos, etc.) o que formen parte de otros equipos más grandes y que estén situados detrás del transformador (ej. aceleradores de cómputo en supercomputadores). El presente trabajo tiene como objetivo principal construir un sistema, con una instalación sencilla y reducida, que permita la monitorización de consumo de dispositivos conectados a corriente continua. Toda la información recogida será mostrada a través de una interfaz web, que nos permitirá observar los cambios en el consumo en tiempo real con un intervalo de actualización especificado por el usuario. Además el sistema será robusto, con bajo coste de implementación y permitirá una alta escalabilidad, ya que el objetivo del proyecto es que sea escalable a nivel de centro de datos o institución.

Aplicación de videojuegos educativos teatrales en dispositivos móviles y fijos

En un mundo dominado por las nuevas tecnologías, donde en cada casa podemos encontrar más dispositivos tecnológicos que personas, seguimos teniendo un sistema educativo basado en libros de texto, cuaderno y bolígrafo. Esto, combinado con una generación de estudiantes considerados como nativos digitales (Prensky, 2010), está haciendo que los resultados académicos sean cada vez peores, aumentando el fracaso escolar (Fernández Pérez, 1986). Sin embargo, dada la aparición de los llamados videojuegos educativos, o "serious games", y la digitalización de las aulas, se ha demostrado que aprender jugando no sólo es más divertido, sino que además es más efectivo (Wong et al., 2007). Pero, cuando un centro educativo decide invertir dinero en traer nuevas tecnologías a las aulas, surge la siguiente pregunta: ¿en qué tipo de dispositivo debo invertir? Hasta la aparición de las tablets, esta pregunta tenía una clara respuesta, ordenadores. Pero con la llegada de éstas, la respuesta no está tan clara. ¿Qué dispositivo funciona mejor en las aulas? Otro ámbito que pierde adeptos entre los más jóvenes con la llegada de tanta tecnología a los hogares, es el mundo del teatro. Cada vez son menos los jóvenes interesados en acudir al teatro, convirtiendo a éste en un espectáculo de minorías. Una vez más los videojuegos educativos pueden ser una solución, como se demuestra en la tesis doctoral de Borja Manero (Manero, Torrente, Serrano, Martínez-Ortiz, & Fernández-Manjón, 2015). Esto llamó la atención del Compañía Nacional de Teatro Clásico (CNTC), queriendo realizar más videojuegos educativos que ayuden a incrementar el interés de los más jóvenes por el teatro. Por lo tanto, tenemos dos retos por delante: el principal es encontrar el mejor dispositivo para aplicar estos videojuegos educativos. Esto nos lleva a un segundo objetivo. Desarrollar el videojuego que servirá como herramienta para el desarrollo del experimento. Desarrollamos un videojuego educativo, basado en la obra de teatro “La Cortesía de España”, representada por la CNTC. Se realizaron varios procesos de adaptación para transformar una obra de teatro clásico en un videojuego divertido y útil para la investigación. Utilizando este videojuego como herramienta educativa, realizamos un experimento en el colegio de la Comunidad de Madrid Benito Pérez Galdós(Móstoles), proporcionándonos más de 150 alumnos, de entre 9 y 11 años, para participar en el mismo. Este experimento tiene como fin demostrar qué dispositivo funciona mejor con esta generación: los dispositivos móviles (tablets) o dispositivos fijos (ordenadores). Aunque previamente los investigadores sospechaban que el resultado del experimento sería claramente a favor de las tablets, por su cercanía con los jóvenes a los que estaba dirigido, los resultados arrojan otra conclusión completamente distinta. Efectivamente los más jóvenes utilizan más las tablets que los ordenadores para jugar, pero, analizados los resultados, son los ordenadores los que mejor funcionan como herramienta de aprendizaje.

Ejercicios interactivos en juez evaluador de problemas

Los jueces online de problemas no son nuevos y como todo, tienden a mejorarse y a renovarse. Es en este punto donde cobran sentido los ejercicios interactivos, ejercicios en los que la solución a un problema se obtiene mediante la comunicación con el propio juez. Este trabajo trata de implantar y adaptar a un juez, diseñado en sus inicios para ejercicios tradicionales, los ejercicios interactivos. Esta nueva funcionalidad no sólo está pensada para que los usuarios habituales tengan nuevos retos, sino que los alumnos que utilizan esta herramienta como apoyo en asignaturas de algoritmia tengan la posibilidad de reforzar sus conocimientos a través de este tipo de ejercicios, ya que con ellos se pueden plantear problemas que no tienen sentido con los ejercicios tradicionales.

Gaming learning analytics for serious games

Los juegos serios (o videojuegos educativos), se consideran una herramienta importante para la educación en el futuro. Por ello, se está invirtiendo mucho esfuerzo en el análisis de su corrección e idoneidad para alcanzar los objetivos educativos pretendidos. El campo de análisis de aprendizaje con juegos pretende proporcionar herramientas que verifiquen estas características mejorando la calidad y efectividad de los juegos serios. Para ello, se necesitan normalmente tres etapas: 1), monitorizar los datos de la interacción del jugador con el juego; 2), analizar esos datos recolectados; y 3), visualizar los resultados. En este contexto, hay algunos asuntos importantes a considerar: nivel de conocimiento del juego, receptor de las visualizaciones finales o cantidad y complejidad de los datos. Estas ideas se ponen en práctica con dos ejemplos de juegos serios centrándonos en las dos últimas etapas del proceso. Se realizan varios análisis y visualizaciones con ellos considerando los diferentes aspectos antes mencionados. Entre las conclusiones que se pueden extraer, destaca que, a pesar de haber algunos aspectos aún por mejorar, el análisis de aprendizaje con juegos es una herramienta esencial para muchos usuarios con una amplia variedad de intereses en juego serios.

Estudio numérico y experimental de fenómenos hidrodinámicos que ocurren en bombas centrífugas como turbinas

La tendencia mundial de administrar y operar a distancia las centrales hidroeléctricas está obligando a los expertos a replantear los estrategias de monitoreo y diagnóstico de sus máquinas -- Esto ha conducido también, a reducir el personal experto que reside in-situ y que se encarga de operar y mantener los sistemas técnicos, y además de atender cualquier eventualidad que pueda ocurrir -- Por eso, desde hace ya varios años se han venido desarrollando sistemas expertos que puedan suplir las deficiencias del recurso humano -- Pero aunque tales sistemas han alcanzado niveles interesantes de independencia, aún requieren del acompañamiento de un experto que pueda interpretar las evidencias, emitir un diagnóstico y tomar una decisión -- Un ejemplo de los aspectos que aún se deben perfeccionar, es el se las falsas alarmas que llegan a producir el efecto “cry wolf” y que terminan por inactivar el sistema -- Otra forma de enfrentar esta nueva dinámica de operación es la de subcontratar el servicio de diagnóstico técnico, que puede dar resultados aceptables, pero no siempre en el caso de centrales hidroeléctricas -- Las centrales por lo general se encuentran en sitios remotos y en ocasiones blindadas por condiciones geográficas y climatológicas por lo que no es posible reaccionar rápidamente para atender una eventualidad cuando el experto y sus instrumentos no están cerca -- Una solución que resulta conveniente es de hecho, la centralización de la experticia para los servicios de monitoreo y diagnóstico técnico, soportados por una plataforma portátil e idealmente no-invasiva, que permanezca siempre junto a las máquinas y que pueda ser consultada on-line -- De este modo una cantidad reducida de expertos tendrán acceso permanente a las variables o síntomas que definen el estado técnico de la maquinaria; ellos se encargarán de analizar las señales sintomáticas, evaluar los resultados, emitir juicios y elaborar reportes ejecutivos que finalmente llegarán a manos del administrador o persona encargada de la operación -- Esta alternativa aliviará molestias relacionadas con los procesos de monitoreo y diagnóstico: instrumentación/sensórica, cableado, acondicionamiento de señales, adquisición digital de datos, procesamiento de señales, administración y gestión de equipos, reporte de resultados, recomendaciones, etc. -- Este proyecto propone en dos etapas, el diseño de una plataforma tecnológica que pueda soportar la alternativa mencionada -- En detalle, el diseño de un sistema integrado de adquisición de datos que además de ser portátil, modular y escalable, adecuado para monitoreo de las principales variables de diagnóstico de una central hidroeléctrica; que aunque no incorpore un sistema experto, si ofrece las herramientas de análisis, diagnóstico y toma de decisiones del estado del arte

Sistema experto para la bolsa de valores

La aplicación de la tecnología de los sistemas expertos en los negocios aumenta cada día más con la aparición de nuevas herramientas y con la importancia indiscutible que tiene en la toma de decisiones el manejo adecuado de la información y el conocimiento en las organizaciones