A Multi-agent Architecture with Distributed Coordination for an Autonomous Robot

Aquest treball proposa una nova arquitectura de control amb coordinació distribuïda per a un robot mòbil (ARMADiCo). La metodologia de coordinació distribuïda consisteix en dos passos: el primer determina quin és l'agent que guanya el recurs basat en el càlcul privat de la utilitat i el segon, com es fa el canvi del recurs per evitar comportaments abruptes del robot. Aquesta arquitectura ha estat concebuda per facilitar la introducció de nous components hardware i software, definint un patró de disseny d'agents que captura les característiques comunes dels agents. Aquest patró ha portat al desenvolupament d'una arquitectura modular dins l'agent que permet la separació dels diferents mètodes utilitzats per aconseguir els objectius, la col·laboració, la competició i la coordinació de recursos. ARMADiCo s'ha provat en un robot Pioneer 2DX de MobileRobots Inc.. S'han fet diversos experiments i els resultats han demostrat que s'han aconseguit les característiques proposades per l'arquitectura.

A proposal of a behavior-based control architecture with reinforcement learning for an autonomous underwater robot

Aquesta tesi proposa l'ús d'un seguit de tècniques pel control a alt nivell d'un robot autònom i també per l'aprenentatge automàtic de comportaments. L'objectiu principal de la tesis fou el de dotar d'intel·ligència als robots autònoms que han d'acomplir unes missions determinades en entorns desconeguts i no estructurats. Una de les premisses tingudes en compte en tots els passos d'aquesta tesis va ser la selecció d'aquelles tècniques que poguessin ésser aplicades en temps real, i demostrar-ne el seu funcionament amb experiments reals. El camp d'aplicació de tots els experiments es la robòtica submarina. En una primera part, la tesis es centra en el disseny d'una arquitectura de control que ha de permetre l'assoliment d'una missió prèviament definida. En particular, la tesis proposa l'ús de les arquitectures de control basades en comportaments per a l'assoliment de cada una de les tasques que composen la totalitat de la missió. Una arquitectura d'aquest tipus està formada per un conjunt independent de comportaments, els quals representen diferents intencions del robot (ex.: "anar a una posició", "evitar obstacles",...). Es presenta una recerca bibliogràfica sobre aquest camp i alhora es mostren els resultats d'aplicar quatre de les arquitectures basades en comportaments més representatives a una tasca concreta. De l'anàlisi dels resultats se'n deriva que un dels factors que més influeixen en el rendiment d'aquestes arquitectures, és la metodologia emprada per coordinar les respostes dels comportaments. Per una banda, la coordinació competitiva és aquella en que només un dels comportaments controla el robot. Per altra banda, en la coordinació cooperativa el control del robot és realitza a partir d'una fusió de totes les respostes dels comportaments actius. La tesis, proposa un esquema híbrid d'arquitectura capaç de beneficiar-se dels principals avantatges d'ambdues metodologies. En una segona part, la tesis proposa la utilització de l'aprenentatge per reforç per aprendre l'estructura interna dels comportaments. Aquest tipus d'aprenentatge és adequat per entorns desconeguts i el procés d'aprenentatge es realitza al mateix temps que el robot està explorant l'entorn. La tesis presenta també un estat de l'art d'aquest camp, en el que es detallen els principals problemes que apareixen en utilitzar els algoritmes d'aprenentatge per reforç en aplicacions reals, com la robòtica. El problema de la generalització és un dels que més influeix i consisteix en permetre l'ús de variables continues sense augmentar substancialment el temps de convergència. Després de descriure breument les principals metodologies per generalitzar, la tesis proposa l'ús d'una xarxa neural combinada amb l'algoritme d'aprenentatge per reforç Q_learning. Aquesta combinació proporciona una gran capacitat de generalització i una molt bona disposició per aprendre en tasques de robòtica amb exigències de temps real. No obstant, les xarxes neurals són aproximadors de funcions no-locals, el que significa que en treballar amb un conjunt de dades no homogeni es produeix una interferència: aprendre en un subconjunt de l'espai significa desaprendre en la resta de l'espai. El problema de la interferència afecta de manera directa en robòtica, ja que l'exploració de l'espai es realitza sempre localment. L'algoritme proposat en la tesi té en compte aquest problema i manté una base de dades representativa de totes les zones explorades. Així doncs, totes les mostres de la base de dades s'utilitzen per actualitzar la xarxa neural, i per tant, l'aprenentatge és homogeni. Finalment, la tesi presenta els resultats obtinguts amb la arquitectura de control basada en comportaments i l'algoritme d'aprenentatge per reforç. Els experiments es realitzen amb el robot URIS, desenvolupat a la Universitat de Girona, i el comportament après és el seguiment d'un objecte mitjançant visió per computador. La tesi detalla tots els dispositius desenvolupats pels experiments així com les característiques del propi robot submarí. Els resultats obtinguts demostren la idoneïtat de les propostes en permetre l'aprenentatge del comportament en temps real. En un segon apartat de resultats es demostra la capacitat de generalització de l'algoritme d'aprenentatge mitjançant el "benchmark" del "cotxe i la muntanya". Els resultats obtinguts en aquest problema milloren els resultats d'altres metodologies, demostrant la millor capacitat de generalització de les xarxes neurals.

VLSI architecture for motion estimation in underwater imaging

El treball desenvolupat en aquesta tesi aprofundeix i aporta solucions innovadores en el camp orientat a tractar el problema de la correspondència en imatges subaquàtiques. En aquests entorns, el que realment complica les tasques de processat és la falta de contorns ben definits per culpa d'imatges esborronades; un fet aquest que es deu fonamentalment a il·luminació deficient o a la manca d'uniformitat dels sistemes d'il·luminació artificials. Els objectius aconseguits en aquesta tesi es poden remarcar en dues grans direccions. Per millorar l'algorisme d'estimació de moviment es va proposar un nou mètode que introdueix paràmetres de textura per rebutjar falses correspondències entre parells d'imatges. Un seguit d'assaigs efectuats en imatges submarines reals han estat portats a terme per seleccionar les estratègies més adients. Amb la finalitat d'aconseguir resultats en temps real, es proposa una innovadora arquitectura VLSI per la implementació d'algunes parts de l'algorisme d'estimació de moviment amb alt cost computacional.

A arquitectura bioclimática mediterrânica : um equilíbrio entre duas estações

A particularidade do clima mediterrânico traduz-se num Inverno frio, embora não muito rigoroso e num Verão muito quente mas relativamente curto. As habitações têm por norma serem concebidas face aos climas predominantes, sendo nos casos mediterrânicos obrigadas a satisfazer simultaneamente as necessidades de Inverno e de Verão. A Arquitectura Bioclimática só adquire significado conhecendo-se plenamente o clima em questão; deste modo, há que encontrar um equilíbrio entre as amplitudes térmicas. É neste equilíbrio/consenso que se definem os princípios bioclimáticos, nas boas e más opções de concepção e construção, nas cedências e aquisições de energia para que se atinja uma temperatura confortável e qualidade do ar interior na habitação. Estas questões não se relacionam primariamente com a Ecologia, mas com a eficiência energética e a habitabilidade dos edifícios de modo a promover o bem-estar da pessoa.

Researching and designing GREAT; the extremely condensed hybrid urban block

The fact that the hybrid building is an extremely condensed urban block which increases the city’s density and contributes to the public realm of the city – horizontally as well vertically - forms one of the key interests of this documentation, research and master studio work. The “ground scraper” is not only public because of the character of its plinth facing surrounding streets, but also in regard to its interior space that is partly accessible to public. As such the European hybrid building potentially extends the city’s public domain horizontally and vertically into the building’s interior and links the public domain inside and outside. Notwithstanding, the hybrid building due to its specific and unconventional character represents a truly urban architecture that was unfortunately often rejected in the name of ‘purity’ of form and function during the twentieth century. Or with other words, its rejection demonstrates the domination of the building’s plan opposed to the section. Today, new frameworks for the city, like the “compact city,” ask for innovative interpretations and designs of building types, worthy to be investigated and proposed. The architectural type of the hybrid building, (re)defines and expresses the relation between architecture and the city in a specific manner. To begin with, the city of Rotterdam forms the first test-case of the Hybrid’s project to document and discuss statements, such as “the hybrid building has a long- standing tradition within this ‘modern city”, “it is a machine for urbanity,” “it enlarges the city,” “it innovates because of its ambitiousness but also because of necessity,” “it combines to activate,” “it asks for extraordinary design intelligence and craftsmanship.” A special way of drawing is developed to document, analyse and compare historical and contemporary representatives of the species. The method includes panoply of scales ranging from the morphological arrangement on the scale of the city, the typologies of stacking diverse programs to the architectural features that establish the mutual relationship between the public space of the city and the interior of the building. Basically the features analysed within the series of drawings are also constitutional for (the success of) every future hybrid building.

Research in Architecture: Looking Backward and Forward: Forty-Year Experience in Architectural Research at the Faculty of Architecture STU

The introduction of my contribution contains a brief information on the Faculty of Architecture of the Slovak University of Technology in Bratislava (FA STU) and the architectural research performed at this institution. Schemes and priorities of our research in architecture have changed several times since the very beginning in early 50’s. The most significant change occurred after “the velvet revolution” in 1989. Since 1990 there have been several sources to support research at universities. The significant part of my contribution is rooted in my own research experience since the time I had joined FA STU in 1975 as a young architect and researcher. The period of the 80’s is characterized by the first unintentional attempts to do “research by design” and my “scientific” achievements as by-products of my design work. Some of them resulted in the following issues: conception of mezzo-space, theory of the complex perception of architectural space and definition of basic principles of ecologically conscious architecture. Nowadays I continue my research by design within the application of so called solar envelope in urban scale with my students.

Architecture & Research: a possible structure

This article results from three conferences organized by the research project titled “Architectural research framework” developed by the research center Architectural Lab – LabART – of the Lusófona University, and also by my personal experiences and dialogs with other members of the EAAE research committee. Architectural research always existed, but only recently some major questions have emerged, by the time that Europe started the last universitary reform on the 80’s. Two aspects are crucial in understanding the problematic that we are referring to. On the one hand we verify that the architectural teaching should maintain the articulation and close relationship between the theoretical and practical aspects. On the other hand, there is a need to confer academic degrees, as the MsC and PhD’s in the Faculties of Architecture. Inevitably, discussions began about the scientificity of architecture (its grounding), the types of research, methodological models, as well as on the evaluation criteria and the quality of research, or the relevance of the results. We will try to approach some of these discussions, and by the end, establish a basic structure that allows us to obtain an open model for research in architecture.

Sistemas de mediação, elementos construtivos e espaciais : o exemplo da arquitetura das casas monásticas femininas de clausura

A Arquitetura monástica feminina, pode caracterizar-se como um sistema, cuja função primordial é mediar a relação entre o interior e o exterior da cerca do Mosteiro. Do ponto de vista da solução arquitetónica e na sua abordagem construtiva, mais interessante que refletir sobre os sistemas construtivos que asseguraram a estabilidade destas estruturas ou sobre a natureza dos materiais que lhes dão forma, será compreender que existem outros elementos de natureza construtiva, assim como espacial que em si mesmo definem o conceito de casa feminina de clausura, por garantirem a efetiva separação entre os dois mundos, o de dentro e o de fora.

Jardins Verticais : um contributo para os espaços verdes urbanos e oportunidade na reabilitação do edificado

O Homem tem privilegiado a vida no meio urbano, em detrimento do rural, por mais oportunidade de emprego e melhores condições de vida. As cidades cresceram de forma acelerada, sobretudo depois da Revolução Industrial do século XVIII, crescimento sem controlo, repercutindo-se num desajustado planeamento urbano, ambiental, humano, social e económico. De uma forma, as paisagens verdes e naturais, foram substituídas por densas manchas cinzentas de construção, criando afastamento crescente do Homem com a Natureza. Os Jardins Verticais poderão ter um papel fundamental revestindo de forma verde e natural as fachadas dos edifícios, numa tentativa de colmatar o afastamento entre ambos. Para além destes aspectos, os Jardins Verticais proporcionam inúmeras vantagens para o edifício, de que se destacam a eficiência energética e acústica, a protecção da estrutura do edificado ou a melhoria da qualidade do ar interior. Estes também importantes para a envolvente, como na redução do efeito ilha de calor, no aumento da biodiversidade, na melhoria da qualidade do ar exterior, mas sobretudo porque proporcionam ao Homem uma sensação de saúde e conforto, exclusivo da Natureza. Tendo em conta o estado de degradação do edificado nas grandes cidades, e tomando como exemplo particular a cidade do Porto, o recurso aos Jardins Verticais poderá ser uma solução viável para a reabilitação urbana, mudando a imagem de degradação, propondo uma imagem mais “verde” e contribuindo para o nível de sustentabilidade. Partindo deste pressuposto, propõe-se como aplicação do conhecimento adquirido no estudo desenvolvido e aqui apresentado, o recurso a Jardins Verticais como estratégia de reabilitação de edifícios da cidade do Porto. Inspirado na técnica e mestria de Patrick Blanc, resultou um “pormenor-tipo”, como base para a aplicação de Jardins Verticais no edificado social da cidade, experimentado em 10 estudos práticos, tirando-se partido das vantagens supra-mencionadas.

Dispositivos de iluminação natural: a sua evolução na arquitectura

Este estudo apresenta uma perspectiva da ‘janela’, como o dispositivo mais frequente de iluminação, na sua evolução e significado na arquitectura. A sua capacidade de caracterizar tendências e estilos arquitectónicos, permanece desde as primeiras referências históricas até aos elementos desenvolvidos e associados à iluminação natural dos dias de hoje. O interesse por este tema surgiu, principalmente, por ser o elemento arquitectónico que desde sempre permitiu a entrada de luz natural nas construções. Foi sempre um dos pontos de ligação e relação do interior com o exterior. Em determinadas situações tornou-se num elemento tão discreto, que nos passou despercebido, além de ter sido ocasionalmente desvalorizado. A janela ou dispositivo de iluminação natural, quando utilizado correctamente pode trazer muitos benefícios à arquitectura, assim como proporcionar conforto térmico sem necessidade de gastos energéticos excessivos.

Huelgas de hambre y jornadas de desobediencia civil al interior de las cárceles colombianas. Reacción a la vulneración de los derechos humanos.

En el marco de nuestra misión institucional, la Fundación Comité de Solidaridad con los Presos Políticos, ha venido denunciando la vulneración de los derechos humanos al interior de las cárceles colombianas, que especialmente vienen sufriendo las personas detenidas por motivos políticos. El seguimiento de la situación carcelaria del país que ha realizado nuestra Fundación, ha venido arrojando una serie de conclusiones preocupantes, que pone en evidencia una contrariedad entre las normas de rango nacional, internacional y recomendaciones de organismos supranacionales, para el tratamiento de las personas privadas de la libertad, y la práctica de las autoridades colombianas. El continuo incumplimiento de las normas que imponen a los establecimientos carcelarios el deber de concretar los derechos de los internos y brindarles bienestar dentro del marco de la dignidad humana, en cuanto establecen la carga de velar por su salud, proteger sus vidas, y el mandato legal de mantener la separación de los reclusos en consideración a su situación jurídica (sindicados- condenados), y el delito cometido, se han convertido en la normalidad al interior de las diferentes cárceles y penitenciarias del país.

Humberto Salvador: biografía armable y desarmable de un «proscrito interior» (Dossier: Cuatro narradores del 30, relecturas en su centenario)

El autor recoge varios testimonios que retratan al hombre detrás del narrador guayaquileño. Humberto Salvador fue marcadamente tímido, y acaso ello lo volvió el cronista y testigo más veraz de su época. Soportó tensiones con la moral burguesa y cristiana por su condición de hijo ilegítimo, actor social de la naciente clase media ecuatoriana, laboró en la docencia, la promoción cultural y la consulta psicoanalítica. Pero la máxima pasión de Salvador fue la literatura, más que reconocimiento para sus novelas, buscó sobre todo interlocutores para este ejercicio, renovándose en el cultivo de múltiples poéticas. Lector atento y deseoso buscó involucrarse con lo que sucedía en su tiempo, la denuncia en sus obras responde a una valerosa voluntad de reparación social y su interés por el psicoanálisis, a un deseo de reconciliarse con su situación personal y de proseguir su reflexión sobre la condición humana. Finalmente se pasa revista a las influencias literarias de Salvador, cerrando con ello un retrato complejo, plenamente humano, del vanguardista guayaquileño.

Los desafíos de la interculturalidad como una apuesta política y epistémica al interior de las prácticas de educación alternativa

Esta investigación se pregunta fundamentalmente por las formas en las que la interculturalidad puede llegar a construirse como una apuesta política y epistémica dentro de las prácticas de educación alternativa, alternativas a la educación formal o a la educación desde los parámetros estatales. Para este fin realizo un recorrido crítico que permite ubicar el lugar la educación, por un lado como escenario de reproducción de las ideologías dominantes y, por otro lado, como escenario de disputa entre los movimientos sociales indígenas y afros en Colombia. De esta manera lograremos mirar las tensiones y conflictos de la educación desde una perspectiva monocultural, planteada en la construcción de la identidad nacional colombiana, y en segundo lugar una perspectiva política de la cultura, desde las propuestas de etnoeducación de los movimientos sociales en Colombia. Ello brindará las herramientas de análisis, sobre las articulaciones donde se encuentra ubicada la educación y la cultura como un escenario de disputa. En este contexto se ubicara la educación frente a la relación entre Cultura, Poder y Conocimiento, donde la interculturalidad plantea nuevos escenarios de articulación, escenarios de posicionamiento político y epistémico. Para esto último me referiré a una experiencia concreta en el Valle de Sibundoy, al sur occidente colombiano, donde la Escuela Ambiental Panamazonía, se erige como estrategia política en la formación de nuevos sujetos sociales alrededor de lo ambiental, proponiendo la articulación de sistemas de conocimiento dentro del transepto pacífico, andes, amazonía.