Tolerância a falhas em sistemas de tempo-real distribuídos e embebidos

Este documento descreve um modelo de tolerância a falhas para sistemas de tempo-real distribuídos. A sugestão deste modelo tem como propósito a apresentação de uma solu-ção fiável, flexível e adaptável às necessidades dos sistemas de tempo-real distribuídos. A tolerância a falhas é um aspeto extremamente importante na construção de sistemas de tempo-real e a sua aplicação traz inúmeros benefícios. Um design orientado para a to-lerância a falhas contribui para um melhor desempenho do sistema através do melhora-mento de aspetos chave como a segurança, a confiabilidade e a disponibilidade dos sis-temas. O trabalho desenvolvido centra-se na prevenção, deteção e tolerância a falhas de tipo ló-gicas (software) e físicas (hardware) e assenta numa arquitetura maioritariamente basea-da no tempo, conjugada com técnicas de redundância. O modelo preocupa-se com a efi-ciência e os custos de execução. Para isso utilizam-se também técnicas tradicionais de to-lerância a falhas, como a redundância e a migração, no sentido de não prejudicar o tempo de execução do serviço, ou seja, diminuindo o tempo de recuperação das réplicas, em ca-so de ocorrência de falhas. Neste trabalho são propostas heurísticas de baixa complexida-de para tempo-de-execução, a fim de se determinar para onde replicar os componentes que constituem o software de tempo-real e de negociá-los num mecanismo de coordena-ção por licitações. Este trabalho adapta e estende alguns algoritmos que fornecem solu-ções ainda que interrompidos. Estes algoritmos são referidos em trabalhos de investiga-ção relacionados, e são utilizados para formação de coligações entre nós coadjuvantes. O modelo proposto colmata as falhas através de técnicas de replicação ativa, tanto virtual como física, com blocos de execução concorrentes. Tenta-se melhorar ou manter a sua qualidade produzida, praticamente sem introduzir overhead de informação significativo no sistema. O modelo certifica-se que as máquinas escolhidas, para as quais os agentes migrarão, melhoram iterativamente os níveis de qualidade de serviço fornecida aos com-ponentes, em função das disponibilidades das respetivas máquinas. Caso a nova configu-ração de qualidade seja rentável para a qualidade geral do serviço, é feito um esforço no sentido de receber novos componentes em detrimento da qualidade dos já hospedados localmente. Os nós que cooperam na coligação maximizam o número de execuções para-lelas entre componentes paralelos que compõem o serviço, com o intuito de reduzir atra-sos de execução. O desenvolvimento desta tese conduziu ao modelo proposto e aos resultados apresenta-dos e foi genuinamente suportado por levantamentos bibliográficos de trabalhos de in-vestigação e desenvolvimento, literaturas e preliminares matemáticos. O trabalho tem também como base uma lista de referências bibliográficas.

Corruption and auctions

We investigate how corruption affects the outcome of a first-price auction (bidding behavior, efficiency and the seller's expected revenue). The auctioneer approaches the winner to offer the possibility of a reduction in his bid in exchange for a bribe. The bribe can be a percentage of the difference between the winning and the second-highest bid or a fixed amount. We show that there exists a symmetric bidding strategy equilibrium that is monotone, i.e., higher valuation buyers bid higher. Corruption does not affect efficiency but both the auctioneer's expected bribe and the seller's expected revenue depend on the format of the bribe payments. We also find the optimal bribe scheme.

Os efeitos da modalidade pregão na execução dos contratos continuados: um estudo de caso

O presente trabalho investiga os impactos das licitações do tipo menor preço, realizadas por meio de Pregão eletrônico, no desempenho das execuções dos contratos contínuos, efetivados pela Superintendência de Administração da AGU em Pernambuco - SAD/PE -, no período de 2006 a 2010. Teve como proposição a premissa de que a contratação do tipo menor preço pode, em função de suas próprias características, estimular uma redução excessiva nos preços ofertados pelos licitantes e originar contratações com valores muito baixos que interferem de forma negativa no desempenho da prestação dos serviços, gerando infrações contratuais e diminuindo a vida útil dos contratos contínuos. A aparente economia, consequência da acirrada competição nos leilões invertidos, que caracterizam a modalidade licitatória Pregão, em médio e longo prazo, pode ser questionada. Os resultados confirmaram a proposição, evidenciando um percentual de 55% dos contratos, oriundos de Pregão eletrônico, com infrações e 31%, rescindidos unilateralmente por descumprimento de cláusulas contratuais. Foi identificada uma relação, de força moderada, inversamente proporcional entre a economia inicial gerada na licitação e o tempo de execução dos contratos, sugerindo uma tendência no sentido de que - quanto maior a diferença entre o valor referencia e o contratado na licitação, menor o tempo de execução do contrato, pois, parte das contratações muito abaixo do preço de mercado, geraram contratos com pequena vida útil e com muitas infrações. As análises dos dados apontam para a necessidade de se relativizar a adoção da modalidade licitatória Pregão, repensando-se a sua indicação para serviços continuados

Distributed Model Predictive Control for Housing with Hourly Auction of Available Energy

This paper presents a distributed model predictive control (DMPC) for indoor thermal comfort that simultaneously optimizes the consumption of a limited shared energy resource. The control objective of each subsystem is to minimize the heating/cooling energy cost while maintaining the indoor temperature and used power inside bounds. In a distributed coordinated environment, the control uses multiple dynamically decoupled agents (one for each subsystem/house) aiming to achieve satisfaction of coupling constraints. According to the hourly power demand profile, each house assigns a priority level that indicates how much is willing to bid in auction for consume the limited clean resource. This procedure allows the bidding value vary hourly and consequently, the agents order to access to the clean energy also varies. Despite of power constraints, all houses have also thermal comfort constraints that must be fulfilled. The system is simulated with several houses in a distributed environment.

Distributed MPC for Thermal Comfort and Load Allocation with Energy Auction

This paper presents a distributed predictive control methodology for indoor thermal comfort that optimizes the consumption of a limited shared energy resource using an integrated demand-side management approach that involves a power price auction and an appliance loads allocation scheme. The control objective for each subsystem (house or building) aims to minimize the energy cost while maintaining the indoor temperature inside comfort limits. In a distributed coordinated multi-agent ecosystem, each house or building control agent achieves its objectives while sharing, among them, the available energy through the introduction of particular coupling constraints in their underlying optimization problem. Coordination is maintained by a daily green energy auction bring in a demand-side management approach. Also the implemented distributed MPC algorithm is described and validated with simulation studies.

Reverse Auction: A Potential Strategy for Reduction of Pharmacological Therapy Cost

Background:Polypharmacy is a significant economic burden.Objective:We tested whether using reverse auction (RA) as compared with commercial pharmacy (CP) to purchase medicine results in lower pharmaceutical costs for heart failure (HF) and heart transplantation (HT) outpatients.Methods:We compared the costs via RA versus CP in 808 HF and 147 HT patients followed from 2009 through 2011, and evaluated the influence of clinical and demographic variables on cost.Results:The monthly cost per patient for HF drugs acquired via RA was $10.15 (IQ 3.51-40.22) versus $161.76 (IQ 86.05‑340.15) via CP; for HT, those costs were $393.08 (IQ 124.74-774.76) and $1,207.70 (IQ 604.48-2,499.97), respectively.Conclusion:RA may reduce the cost of prescription drugs for HF and HT, potentially making HF treatment more accessible. Clinical characteristics can influence the cost and benefits of RA. RA may be a new health policy strategy to reduce costs of prescribed medications for HF and HT patients, reducing the economic burden of treatment.

Structural inferences from first-price auction experiments

We use structural methods to assess equilibrium models of bidding with data from first-price auction experiments. We identify conditions to test the Nash equilibrium models for homogenous and for heterogeneous constant relative risk aversion when bidders private valuations are independent and uniformly drawn. The outcomes of our study indicate that behavior may have been affected by the procedure used to conduct the experiments and that the usual Nash equilibrium model for heterogeneous constant relative risk averse bidders does not consistently explain the observed overbidding. From an empirical standpoint, our analysis shows the possible drawbacks of overlooking the homogeneity hypothesis when testing symmetric equilibrium models of bidding and it puts in perspective the sensitivity of structural inferences to the available information.

The Complete Information First. Price Auction or the Importance of Being Indivisible

Abstract Despite the popularity of auction theoretical thinking, it appears that no one has presented an elementary equilibrium analysis of the first-price sealed-bid auction mechanism under complete information. This paper aims to remedy that omission. We show that the existence of pure strategy undominated Nash equilibria requires that the bidding space is not "too divisible" (that is, a continuum). In fact, when bids must form part of a finite grid there always exists a "high price equilibrium". However, there might also be "low price equilibria" and when the bidding space is very restrictive the revenue obtained in these "low price equilibria" might be very low. We discuss the properties of the equilibria and an application of auction theoretical thinking in which "low price equilibria" may be relevant. Keywords: First-price auctions, undominated Nash equilibria. JEL Classification Numbers: C72 (Noncooperative Games), D44 (Auctions).

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.

The iso-Score Curve Graph. A new tool for competitive bidding

The present work describes a new tool that helps bidders improve their competitive bidding strategies. This new tool consists of an easy-to-use graphical tool that allows the use of more complex decision analysis tools in the field of Competitive Bidding. The graphic tool described here tries to move away from previous bidding models which attempt to describe the result of an auction or a tender process by means of studying each possible bidder with probability density functions. As an illustration, the tool is applied to three practical cases. Theoretical and practical conclusions on the great potential breadth of application of the tool are also presented.

Estimating future bidding performance of competitor bidders in capped tenders

Research in Bid Tender Forecasting Models (BTFM) has been in progress since the 1950s. None of the developed models were easy-to-use tools for effective use by bidding practitioners because the advanced mathematical apparatus and massive data inputs required. This scenario began to change in 2012 with the development of the Smartbid BTFM, a quite simple model that presents a series of graphs that enables any project manager to study competitors using a relatively short historical tender dataset. However, despite the advantages of this new model, so far, it is still necessary to study all the auction participants as an indivisible group; that is, the original BTFM was not devised for analyzing the behavior of a single bidding competitor or a subgroup of them. The present paper tries to solve that flaw and presents a stand-alone methodology useful for estimating future competitors’ bidding behaviors separately.

Modeling bidding competitiveness and position performance in multi-attribute construction auctions

Currently, multi-attribute auctions are becoming widespread awarding mechanisms for contracts in construction, and in these auctions, criteria other than price are taken into account for ranking bidder proposals. Therefore, being the lowest-price bidder is no longer a guarantee of being awarded, thus increasing the importance of measuring any bidder’s performance when not only the first position (lowest price) matters. Modeling position performance allows a tender manager to calculate the probability curves related to the more likely positions to be occupied by any bidder who enters a competitive auction irrespective of the actual number of future participating bidders. This paper details a practical methodology based on simple statistical calculations for modeling the performance of a single bidder or a group of bidders, constituting a useful resource for analyzing one’s own success while benchmarking potential bidding competitors.

Auctions with options for re-auction

We examine the role of seller bidding and reserve prices in an infinitely repeated independent-private-value (IPV) ascending-price auction. The seller has a single object that she values at zero. At the end of any auction round, she may either sell to the highest bidder or pass-in the object and hold a new auction next period. New bidders are drawn randomly in each round. The ability to re-auction motivates a notion of reserve price as the option value of retaining the object for re-auctioning. Even in the absence of a mechanism with which to commit to a reserve price, the optimal “secret” reserve is shown to exceed zero. However, despite the infinite repetition, there may be significant value to the seller from a binding reserve price commitment: the optimal binding reserve is higher than the optimal “secret” reserve, and may be substantially so, even with very patient players. Furthermore, reserve price commitments may even be socially preferable at high discount factors. We also show that the optimal “phantom” bidding strategy for the seller is revenue-equivalent to a commitment to an optimal public reserve price.

Share bidding auctions, sliding scale royalty rates and the new brazilian regulatory framework for the pre-salt areas

O governo brasileiro recentemente aprovou uma legislação instituindo um novo marco regulatório para as reservas petrolíferas do pré-sal. Segundo as novas regras, estas áreas deverão ser licitadas mediante um leilão de partilha de lucro. Motivado por esta mudança, apresentamos um modelo de leilão de partilha sob afiliação, demonstrando a existência de um equilíbrio monótono em estratégias puras e caracterizando a solução. Alem disso, provamos que este mecanismo gera receita esperada maior ou igual a um leilão de primeiro preço usual. Em seguida, introduzimos no modelo uma função representando taxas de royalties que dependem do valor do objeto. Este instrumento permite uma elevação na receita esperada de ambos os modelos, fazendo com que a diferença entre eles encolha. Finalmente, analisando o novo marco regulatório sob o ponto de vista dos resultados obtidos, concluímos que o antigo modelo de concessão utilizado pelo governo brasileiro é mais adequado e lucrativo.