Studies of dynamics of physical agent ecosystems

This thesis addresses the problem of learning in physical heterogeneous multi-agent systems (MAS) and the analysis of the benefits of using heterogeneous MAS with respect to homogeneous ones. An algorithm is developed for this task; building on a previous work on stability in distributed systems by Tad Hogg and Bernardo Huberman, and combining two phenomena observed in natural systems, task partition and hierarchical dominance. This algorithm is devised for allowing agents to learn which are the best tasks to perform on the basis of each agent's skills and the contribution to the team global performance. Agents learn by interacting with the environment and other teammates, and get rewards from the result of the actions they perform. This algorithm is specially designed for problems where all robots have to co-operate and work simultaneously towards the same goal. One example of such a problem is role distribution in a team of heterogeneous robots that form a soccer team, where all members take decisions and co-operate simultaneously. Soccer offers the possibility of conducting research in MAS, where co-operation plays a very important role in a dynamical and changing environment. For these reasons and the experience of the University of Girona in this domain, soccer has been selected as the test-bed for this research. In the case of soccer, tasks are grouped by means of roles. One of the most interesting features of this algorithm is that it endows MAS with a high adaptability to changes in the environment. It allows the team to perform their tasks, while adapting to the environment. This is studied in several cases, for changes in the environment and in the robot's body. Other features are also analysed, especially a parameter that defines the fitness (biological concept) of each agent in the system, which contributes to performance and team adaptability. The algorithm is applied later to allow agents to learn in teams of homogeneous and heterogeneous robots which roles they have to select, in order to maximise team performance. The teams are compared and the performance is evaluated in the games against three hand-coded teams and against the different homogeneous and heterogeneous teams built in this thesis. This section focuses on the analysis of performance and task partition, in order to study the benefits of heterogeneity in physical MAS. In order to study heterogeneity from a rigorous point of view, a diversity measure is developed building on the hierarchic social entropy defined by Tucker Balch. This is adapted to quantify physical diversity in robot teams. This tool presents very interesting features, as it can be used in the future to design heterogeneous teams on the basis of the knowledge on other teams.

Parental and peer support on physical activity among portuguese children and adolescents

Objetivo: A presente dissertação de mestrado teve como principal objetivo estudar a associação entre o suporte parental e dos pares na atividade física das crianças e adolescentes dos 10 aos 17 anos de idade. Método: Foi efetuada uma revisão sistemática de literatura (RSL) onde se sumarizou o estado da arte sobre a temática. Posteriormente foi realizado um estudo observacional transversal onde se investigou como o suporte dos pais (tangível e intangível) e dos pares estão associados com a atividade física entre crianças e adolescentes, examinando as diferenças entre géneros e a sua variação com a idade. Participaram no estudo 1876 crianças e adolescentes, de ambos os sexos, entre os 10 aos 17 anos de idade, participantes do projeto PESSOA. Resultados: Os resultados do estudo transversal corroboram os resultados de alguns estudos da revisão sistemática de literatura uma vez que, apesar das diferenças metodológicas entre os estudos, foram encontradas correlações significativas entre o suporte parental e o nível de atividade física das crianças e adolescentes. Há diferenças entre géneros no tipo de suporte parental e no suporte dos pares. O estudo transversal demonstrou uma associação positiva entre o suporte dos pares e a idade. Esta associação destaca-se na transição da infância para a adolescência. Em ambos os géneros, o suporte dos pares registou uma maior associação à atividade física do que o suporte dos pais. Conclusões: A realização deste estudo demonstra que os pais e os pares são fatores chave na atividade física das crianças e adolescentes. Em diferentes fases da infância e da adolescência, o papel de cada um deles altera-se de acordo com vários fatores do envolvimento físico e social. É necessário mais investigação nesta área, preferencialmente estudos longitudinais que permitam uma melhor compreensão de como as diferentes fontes (pais e pares) e os diferentes tipos de suporte (tangível e intangível) evoluem ao longo da infância e da adolescência e qual o seu impacto nos diferentes níveis de atividade física.