A formalization for multi-agent decision support in cooperative environments. A framework for situated agents

La tesis propone un marco de trabajo para el soporte de la toma de decisiones adecuado para soportar la ejecución distribuida de acciones cooperativas en entornos multi-agente dinámicos y complejos. Soporte para la toma de decisiones es un proceso que intenta mejorar la ejecución de la toma de decisiones en escenarios cooperativos. Este proceso ocurre continuamente en la vida diaria. Los humanos, por ejemplo, deben tomar decisiones acerca de que ropa usar, que comida comer, etc. En este sentido, un agente es definido como cualquier cosa que está situada en un entorno y que actúa, basado en su observación, su interpretación y su conocimiento acerca de su situación en tal entorno para lograr una acción en particular.Por lo tanto, para tomar decisiones, los agentes deben considerar el conocimiento que les permita ser consientes en que acciones pueden o no ejecutar. Aquí, tal proceso toma en cuenta tres parámetros de información con la intención de personificar a un agente en un entorno típicamente físico. Así, el mencionado conjunto de información es conocido como ejes de decisión, los cuales deben ser tomados por los agentes para decidir si pueden ejecutar correctamente una tarea propuesta por otro agente o humano. Los agentes, por lo tanto, pueden hacer mejores decisiones considerando y representando apropiadamente tal información. Los ejes de decisión, principalmente basados en: las condiciones ambientales, el conocimiento físico y el valor de confianza del agente, provee a los sistemas multi-agente un confiable razonamiento para alcanzar un factible y exitoso rendimiento cooperativo.Actualmente, muchos investigadores tienden a generar nuevos avances en la tecnología agente para incrementar la inteligencia, autonomía, comunicación y auto-adaptación en escenarios agentes típicamente abierto y distribuidos. En este sentido, esta investigación intenta contribuir en el desarrollo de un nuevo método que impacte tanto en las decisiones individuales como colectivas de los sistemas multi-agente. Por lo tanto, el marco de trabajo propuesto ha sido utilizado para implementar las acciones concretas involucradas en el campo de pruebas del fútbol robótico. Este campo emula los juegos de fútbol real, donde los agentes deben coordinarse, interactuar y cooperar entre ellos para solucionar tareas complejas dentro de un escenario dinámicamente cambiante y competitivo, tanto para manejar el diseño de los requerimientos involucrados en las tareas como para demostrar su efectividad en trabajos colectivos. Es así que los resultados obtenidos tanto en el simulador como en el campo real de experimentación, muestran que el marco de trabajo para el soporte de decisiones propuesto para agentes situados es capaz de mejorar la interacción y la comunicación, reflejando en un adecuad y confiable trabajo en equipo dentro de entornos impredecibles, dinámicos y competitivos. Además, los experimentos y resultados también muestran que la información seleccionada para generar los ejes de decisión para situar a los agentes, es útil cuando tales agentes deben ejecutar una acción o hacer un compromiso en cada momento con la intención de cumplir exitosamente un objetivo colectivo. Finalmente, algunas conclusiones enfatizando las ventajas y utilidades del trabajo propuesto en la mejora del rendimiento colectivo de los sistemas multi-agente en situaciones tales como tareas coordinadas y asignación de tareas son presentadas.

Dynamic task allocation and coordination in cooperative multi-agent environments

La coordinació i assignació de tasques en entorns distribuïts ha estat un punt important de la recerca en els últims anys i aquests temes són el cor dels sistemes multi-agent. Els agents en aquests sistemes necessiten cooperar i considerar els altres agents en les seves accions i decisions. A més a més, els agents han de coordinar-se ells mateixos per complir tasques complexes que necessiten més d'un agent per ser complerta. Aquestes tasques poden ser tan complexes que els agents poden no saber la ubicació de les tasques o el temps que resta abans de que les tasques quedin obsoletes. Els agents poden necessitar utilitzar la comunicació amb l'objectiu de conèixer la tasca en l'entorn, en cas contrari, poden perdre molt de temps per trobar la tasca dins de l'escenari. De forma similar, el procés de presa de decisions distribuït pot ser encara més complexa si l'entorn és dinàmic, amb incertesa i en temps real. En aquesta dissertació, considerem entorns amb sistemes multi-agent amb restriccions i cooperatius (dinàmics, amb incertesa i en temps real). En aquest sentit es proposen dues aproximacions que permeten la coordinació dels agents. La primera és un mecanisme semi-centralitzat basat en tècniques de subhastes combinatòries i la idea principal es minimitzar el cost de les tasques assignades des de l'agent central cap als equips d'agents. Aquest algoritme té en compte les preferències dels agents sobre les tasques. Aquestes preferències estan incloses en el bid enviat per l'agent. La segona és un aproximació d'scheduling totalment descentralitzat. Això permet als agents assignar les seves tasques tenint en compte les preferències temporals sobre les tasques dels agents. En aquest cas, el rendiment del sistema no només depèn de la maximització o del criteri d'optimització, sinó que també depèn de la capacitat dels agents per adaptar les seves assignacions eficientment. Addicionalment, en un entorn dinàmic, els errors d'execució poden succeir a qualsevol pla degut a la incertesa i error de accions individuals. A més, una part indispensable d'un sistema de planificació és la capacitat de re-planificar. Aquesta dissertació també proveeix una aproximació amb re-planificació amb l'objectiu de permetre als agent re-coordinar els seus plans quan els problemes en l'entorn no permeti la execució del pla. Totes aquestes aproximacions s'han portat a terme per permetre als agents assignar i coordinar de forma eficient totes les tasques complexes en un entorn multi-agent cooperatiu, dinàmic i amb incertesa. Totes aquestes aproximacions han demostrat la seva eficiència en experiments duts a terme en l'entorn de simulació RoboCup Rescue.

Essays on innovation in manufacturing environments: strategy and production

La present tesi doctoral és un recull de cinc articles científics que analitzen l'ús d'innovacions dins l'àmbit manufacturer. Entenent el concepte innovació en un sentit ampli, no només tecnològic. La tesi està estructurada en dos grans apartats, estratègia i producció. En el primer dels apartats, s'inclouen tres treballs. El primer treball és un anàlisi de quines són les principals barreres percebudes per les empreses en la cooperació en R&D. Els altres dos treballs són estudis empírics del comportament estratègic de les empreses que pertanyen al sector tèxtil i confecció. Respecte al segon gran apartat, producció, es presenten dos treballs. El primer treball, presenta per primer cop a Espanya dades detallades sobre l'ús d'innovacions tecnològiques dins l'àmbit manufacturer així com analitza el seu impacte en els resultats de l'empresa. Finalment, l'últim dels treballs estudia la relació entre l'ús d'innovacions organitzatives i la implantació de diferents nivells de qualitat dins l'empresa.

Innovation, entrepreneurship and outsourcing: essays on the use of knowledge in business environments

Innovació, emprenedoria i subcontractació són els pilars temàtics de la present tesi doctoral. L'ús del coneixement per part de les empreses representa l'element comú d'aquestes temàtiques. Les evidències empíriques provenen principalment del món empresarial, però es complementen amb les del món acadèmic com a principal proveïdor de coneixement a la societat actual, la finalitat de la qual és crear riquesa i benestar socioeconòmic. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral és contribuir a les diferents àrees de recerca. La primera, gestió de la innovació, més concretament innovació organitzativa, reflexionant sobre la seva importància i monitorització a través d'enquestes. Tot seguit, un exemple d'innovació organitzativa -treball en equip- s'analitza en profunditat, així com també els seus determinants. La segona, analitza el procés de transició d'una universitat tradicional cap a una universitat emprenedora, començant per la fase de disseny fins a l'actualitat contemplant la seva funcionalitat i eficiència en el marc de les institucions públiques de recerca d'Europa. I la tercera, descriu les barreres que les empreses han de fer front a l'hora de cooperar, en general, i amb universitats, en particular. La mateixa mostra d'empreses gasela també serveix per analitzar la decisió de fer-o-comprar. El resum d'aquests resultats, les conclusions, així com les futures línies de recerca finalitzen el treball.

Analytical methodologies based on X-Ray Fluorescence Spectrometry (XRF) and Inductively Couple Plasma Spectroscopy (ICP) for the assessment of metal dispersal around mining environments

La investigació que es presenta en aquesta tesi es centra en l'aplicació i millora de metodologies analítiques existents i el desenvolupament de nous procediments que poden ser utilitzats per a l'estudi dels efectes ambientals de la dispersió dels metalls entorn a les zones mineres abandonades. En primer lloc, es van aplicar diferents procediments d'extracció simple i seqüencial per a estudiar la mobilitat, perillositat i bio-disponibilitat dels metalls continguts en residus miners de característiques diferents. Per altra banda, per a estudiar les fonts potencials de Pb en la vegetació de les zones mineres d'estudi, una metodologia basada en la utilització de les relacions isotòpiques de Pb determinades mitjançant ICP-MS va ser avaluada. Finalment, tenint en compte l'elevat nombre de mostres analitzades per a avaluar l'impacte de les activitats mineres, es va considerar apropiat el desenvolupament de mètodes analítics d'elevada productivitat. En aquest sentit la implementació d'estratègies quantitatives així com l'aplicació de les millores instrumentals en els equips de XRF han estat avaluades per a aconseguir resultats analítics fiables en l'anàlisi de plantes. A més, alguns paràmetres de qualitat com la precisió, l'exactitud i els límits de detecció han estat curosament determinats en les diverses configuracions de espectròmetres de XRF utilitzats en el decurs d'aquest treball (EDXRF, WDXRF i EDPXRF) per a establir la capacitat de la tècnica de XRF com a tècnica alternativa a les clàssiques comunament aplicades en la determinació d'elements en mostres vegetals.

Selenium cycling in volcanic environments: the role of soils as reactive interfaces

Selenium (Se) is an element with important health implications that is emitted in significant amounts from volcanoes. Attracted by the fertility of volcanic soils, around 10% of the world population lives within 100 km of an active volcano. Nevertheless, the behaviour of Se in volcanic environments is poorly understood. Therefore, the main aim of this thesis is to investigate the role of soils in the Se cycling in volcanic environments. Prior to the geochemical studies, precise and accurate methods for the determination of Se contents, speciation and isotopic signatures were developed. Afterwards, a combination of field studies and lab controlled experiments were performed with soils from two contrasting European volcanic settings: Mount Etna in Sicily (Italy) and Mount Teide in Tenerife (Spain). The results showed a strong link between Se behaviour and soil development, indicating that Se mobility in volcanic soils is controlled by sorption processes and soil mineralogy.

Subjective versus objective measures of daily listening environments

This study examined hearing impaired listeners’ subjective perceptions of listening environments through a listening questionnaire and compared these results to objective measures mimicked by the questionnaire in the datalogging device SAM (Sound Activity Meter). Results indicate audiologists should not rely on patient reports of “typical” listening environments for hearing aid selection as significant discrepancies were present between several of the subjective and objective measures.

Most comfortable listening levels of hearing impaired people: effects of everyday auditory and visual environments

This paper discusses a study to evaluate the changes that may occur in most comfortable listening levels when hearing aid users encounter a realistic auditory and visual environment.

Facebook & BlackBoard: comparative view of learning environments

For several years, online educational tools such as Blackboard have been used by Universities to foster collaborative learning in an online setting. Such tools tend to be implemented in a top-down fashion, with the institution providing the tool to the students and instructing them to use it. Recently, however, a more informal, bottom up approach is increasingly being employed by the students themselves in the form of social networks such as Facebook. With over 9,000 registered Facebook users at the beginning of this study, rising to over 12,000 at the University of Reading alone, Facebook is becoming the de facto social network of choice for higher education students in the UK, and there was increasing anecdotal evidence that students were actively learning via Facebook rather than through BlackBoard. To test the validity of these anecdotes, a questionnaire was sent to students, asking them about their learning experiences via BlackBoard and Facebook. The results show that students are making use of the tools available to them even when there is no formal academic content, and that increased use of a social networking tool is correlated with a reported increase in learning as a result of that use.

Multi-modal fingerprinting for multimedia assets: optimisation of media security protection in online distribution environments

Since the advent of the internet in every day life in the 1990s, the barriers to producing, distributing and consuming multimedia data such as videos, music, ebooks, etc. have steadily been lowered for most computer users so that almost everyone with internet access can join the online communities who both produce, consume and of course also share media artefacts. Along with this trend, the violation of personal data privacy and copyright has increased with illegal file sharing being rampant across many online communities particularly for certain music genres and amongst the younger age groups. This has had a devastating effect on the traditional media distribution market; in most cases leaving the distribution companies and the content owner with huge financial losses. To prove that a copyright violation has occurred one can deploy fingerprinting mechanisms to uniquely identify the property. However this is currently based on only uni-modal approaches. In this paper we describe some of the design challenges and architectural approaches to multi-modal fingerprinting currently being examined for evaluation studies within a PhD research programme on optimisation of multi-modal fingerprinting architectures. Accordingly we outline the available modalities that are being integrated through this research programme which aims to establish the optimal architecture for multi-modal media security protection over the internet as the online distribution environment for both legal and illegal distribution of media products.

Pesticides and other micro-organic contaminants in freshwater sedimentary environments - a review

A wide range of issues relating to the presence and fate of pesticides and other micro-organic contaminants (MOCs) in surface freshwater sedimentary environments is reviewed. These issues include the sources, transport and occurrence of MOCs in freshwater environments; their ecological effects; their interaction with sedimentary material; and a range of processes related to their fate, including degradation, diffusion in bed sediments, bioturbation and slow contaminant release. An emphasis is placed on those processes-chemical, physical or biological-in which sediments play a role in determining the fate of micro-organics in freshwater environments. The issues of occurrence, source and transport, and the ecological effects of micro-organics are introduced more briefly, the focus where these aspects are concerned being largely on pesticides. In the concluding section, key points and issues relating to the study of micro-organics in freshwater environments are summarised and areas where initial or further research would be welcome are highlighted. It is hoped that this paper will both form a useful reference for workers in the field of micro-organic contaminants, and also stimulate new work in the freshwater environment and beyond. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

A geomatics-based approach for the derivation of the spatial distribution of sediment transport processes in periglacial mountain environments

Within this paper modern techniques such as satellite image analysis and tools provided by geographic information systems (GIS.) are exploited in order to extend and improve existing techniques for mapping the spatial distribution of sediment transport processes. The processes of interest comprise mass movements such as solifluction, slope wash, dirty avalanches and rock- and boulder falls. They differ considerably in nature and therefore different approaches for the derivation of their spatial extent are required. A major challenge is addressing the differences between the comparably coarse resolution of the available satellite data (Landsat TM/ETM+, 30 in x 30 m) and the actual scale of sediment transport in this environment. A three-stepped approach has been developed which is based on the concept of Geomorphic Process Units (GPUs): parameterization, process area delineation and combination. Parameters include land cover from satellite data and digital elevation model derivatives. Process areas are identified using a hierarchical classification scheme utilizing thresholds and definition of topology. The approach has been developed for the Karkevagge in Sweden and could be successfully transferred to the Rabotsbekken catchment at Okstindan, Norway using similar input data. Copyright (C) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.

Quantifying sediment transport processes in periglacial mountain environments at a catchment scale using geomorphic process units

The research record on the quantification of sediment transport processes in periglacial mountain environments in Scandimvia dates back to the 1950s. A wide range of measurements is. available, especially from the Karkevagge region of northern Sweden. Within this paper satellite image analysis and tools provided by geographic information systems (GIS) are exploited in order to extend and improve this research and to complement geophysical methods. The processes of interest include mass movements such as solifluction, slope wash, dirty avalanches and rock-and boulder falls. Geomorphic process units have been derived in order to allow quantification via GIS techniques at a catchment scale. Mass movement rates based on existing Field measurements are employed in the budget calculation. In the Karkevagge catch ment. 80% of the area can be identified either as a source area for sediments or as a zone where sediments are deposited. The overall budget for the slopes beneath the rockwalls in the Karkevagge is approximately 680 t a(-1) whilst about 150 : a-1 are transported into the fluvial System.