Disseny d'agents físics: inclusió de capacitats específiques per a l'avaluació de l'eficiència d'accions

L'experiència de l'autor en la temàtica d'agents intel·ligents i la seva aplicació als robots que emulen el joc de futbol han donat el bagatge suficient per poder encetar i proposar la temàtica plantejada en aquesta tesi: com fer que un complicat robot pugui treure el màxim suc de l'autoconeixement de l'estructura de control inclosa al seu propi cos físic, i així poder cooperar millor amb d'altres agents per optimitzar el rendiment a l'hora de resoldre problemes de cooperació. Per resoldre aquesta qüestió es proposa incorporar la dinàmica del cos físic en les decisions cooperatives dels agents físics unificant els móns de l'automàtica, la robòtica i la intel·ligència artificial a través de la noció de capacitat: la capacitat vista com a entitat on els enginyers de control dipositen el seu coneixement, i a la vegada la capacitat vista com la utilitat on un agent hi diposita el seu autoconeixement del seu cos físic que ha obtingut per introspecció. En aquesta tesi es presenta l'arquitectura DPAA que s'organitza seguint una jerarquia vertical en tres nivells d'abstracció o mòduls control, supervisor i agent, els quals presenten una estructura interna homogènia que facilita les tasques de disseny de l'agent. Aquests mòduls disposen d'un conjunt específic de capacitats que els permeten avaluar com seran les accions que s'executaran en un futur. En concret, al mòdul de control (baix nivell d'abstracció) les capacitats consisteixen en paràmetres que descriuen el comportament dinàmic i estàtic que resulta d'executar un controlador determinat, és a dir, encapsulen el coneixement de l'enginyer de control. Així, a través dels mecanismes de comunicació entre mòduls aquest coneixement pot anar introduint-se als mecanismes de decisió dels mòduls superiors (supervisor i agent) de forma que quan els paràmetres dinàmics i estàtics indiquin que pot haver-hi problemes a baix nivell, els mòduls superiors es poden responsabilitzar d'inhibir o no l'execució d'algunes accions. Aquest procés top-down intern d'avaluació de la viabilitat d'executar una acció determinada s'anomena procés d'introspecció. Es presenten diversos exemples per tal d'il·lustrar com es pot dissenyar un agent físic amb dinàmica pròpia utilitzant l'arquitectura DPAA com a referent. En concret, es mostra tot el procés a seguir per dissenyar un sistema real format per dos robots en formació de comboi, i es mostra com es pot resoldre el problema de la col·lisió utilitzant les capacitats a partir de les especificacions de disseny de l'arquitectura DPAA. Al cinquè capítol s'hi exposa el procés d'anàlisi i disseny en un domini més complex: un grup de robots que emulen el joc del futbol. Els resultats que s'hi mostren fan referència a l'avaluació de la validesa de l'arquitectura per resoldre el problema de la passada de la pilota. S'hi mostren diversos resultats on es veu que és possible avaluar si una passada de pilota és viable o no. Encara que aquesta possibilitat ja ha estat demostrada en altres treballs, l'aportació d'aquesta tesi està en el fet que és possible avaluar la viabilitat a partir de l'encapsulament de la dinàmica en unes capacitats específiques, és a dir, és possible saber quines seran les característiques de la passada: el temps del xut, la precisió o inclòs la geometria del moviment del robot xutador. Els resultats mostren que la negociació de les condicions de la passada de la pilota és possible a partir de capacitats atòmiques, les quals inclouen informació sobre les característiques de la dinàmica dels controladors. La complexitat del domini proposat fa difícil comparar els resultats amb els altres treballs. Cal tenir present que els resultats mostrats s'han obtingut utilitzant un simulador fet a mida que incorpora les dinàmiques dels motors dels robots i de la pilota. En aquest sentit cal comentar que no existeixen treballs publicats sobre el problema de la passada en què es tingui en compte la dinàmica dels robots. El present treball permet assegurar que la inclusió de paràmetres dinàmics en el conjunt de les capacitats de l'agent físic permet obtenir un millor comportament col·lectiu dels robots, i que aquesta millora es deu al fet que en les etapes de decisió els agents utilitzen informació relativa a la viabilitat sobre les seves accions: aquesta viabilitat es pot calcular a partir del comportament dinàmic dels controladors. De fet, la definició de capacitats a partir de paràmetres dinàmics permet treballar fàcilment amb sistemes autònoms heterogenis: l'agent físic pot ser conscient de les seves capacitats d'actuació a través de mecanismes interns d'introspecció, i això permet que pugui prendre compromisos amb altres agents físics.

Towards coordinated multirobot missions for lunar sample collection in an unknown environment

In this paper, the recent results of the space project IMPERA are presented. The goal of IMPERA is the development of a multirobot planning and plan execution architecture with a focus on a lunar sample collection scenario in an unknown environment. We describe the implementation and verification of different modules that are integrated into a distributed system architecture. The modules include a mission planning approach for a multirobot system and modules for task and skill execution within a lunar use-case scenario. The skills needed for the test scenario include cooperative exploration and mapping strategies for an unknown environment, the localization and classification of sample containers using a novel approach of semantic perception, and the skill of transporting sample containers to a collection point using a mobile manipulation robot. Additionally, we present our approach of a reliable communication framework that can deal with communication loss during the mission. Several modules are tested within several experiments in the domain of planning and plan execution, communication, coordinated exploration, perception, and object transportation. An overall system integration is tested on a mission scenario experiment using three robots.

Learning Multirobot Hose Transportation and Deployment by Distributed Round-Robin Q-Learning

Multi-Agent Reinforcement Learning (MARL) algorithms face two main difficulties: the curse of dimensionality, and environment non-stationarity due to the independent learning processes carried out by the agents concurrently. In this paper we formalize and prove the convergence of a Distributed Round Robin Q-learning (D-RR-QL) algorithm for cooperative systems. The computational complexity of this algorithm increases linearly with the number of agents. Moreover, it eliminates environment non sta tionarity by carrying a round-robin scheduling of the action selection and execution. That this learning scheme allows the implementation of Modular State-Action Vetoes (MSAV) in cooperative multi-agent systems, which speeds up learning convergence in over-constrained systems by vetoing state-action pairs which lead to undesired termination states (UTS) in the relevant state-action subspace. Each agent's local state-action value function learning is an independent process, including the MSAV policies. Coordination of locally optimal policies to obtain the global optimal joint policy is achieved by a greedy selection procedure using message passing. We show that D-RR-QL improves over state-of-the-art approaches, such as Distributed Q-Learning, Team Q-Learning and Coordinated Reinforcement Learning in a paradigmatic Linked Multi-Component Robotic System (L-MCRS) control problem: the hose transportation task. L-MCRS are over-constrained systems with many UTS induced by the interaction of the passive linking element and the active mobile robots.

Sistemes integrats de gestió: qualitat, medi ambient i prevenció: presentacions [versió html]

Les organitzacions es veuen actualment envoltades d’un entorn en constant canvi. Les empreses que volen sobreviure en aquest context de creixent competitivitat i internacionalització dels mercats, tenen en els models de gestió una eina per a la millora de la seva gestió diària, la presa de decisions en l’empresa i l’establiment d’una estratègia que les ajudi a avançar cap a l’excel·lència empresarial. Els models de gestió empresarial neixen amb la idea de fomentar aquest paradigma de la qualitat i han anat evolucionant fins a arribar als anomenats Sistemes Integrats de Gestió, SIG, que aborden la gestió de la qualitat, el medi ambient i la seguretat d’una manera conjunta

Sistemes integrats de gestió: qualitat, medi ambient i prevenció: presentacions [versió comprimida]

Les organitzacions es veuen actualment envoltades d’un entorn en constant canvi. Les empreses que volen sobreviure en aquest context de creixent competitivitat i internacionalització dels mercats, tenen en els models de gestió una eina per a la millora de la seva gestió diària, la presa de decisions en l’empresa i l’establiment d’una estratègia que les ajudi a avançar cap a l’excel·lència empresarial. Els models de gestió empresarial neixen amb la idea de fomentar aquest paradigma de la qualitat i han anat evolucionant fins a arribar als anomenats Sistemes Integrats de Gestió, SIG, que aborden la gestió de la qualitat, el medi ambient i la seguretat d’una manera conjunta

Acceptabilitat de la carn de boví uruguaià procedents de diferents sistemes d’alimentació pels consumidors espanyols

L’objectiu principal del projecte és avaluar l'acceptabilitat global, de la tendresa i del gust de la carn de vacum de l’Uruguai per part dels consumidors espanyols. També es va pretendre veure la influència de les característiques dels consumidors (edat, sexe i nivell d'estudis) sobre l'acceptabilitat d'aquesta carn

Àlgebra matricial: sistemes d'equacions

Oferim als estudiants universitaris i als lectors interessats aquesta guia didàctica de la matemàtica universitària com a fruit dels nostres anys de docència de les matemàtiques a la Universitat. El resultat final ha esdevingut una col·lecció de setze petits volums agrupats en els dos mòduls d'Àlgebra Lineal i de Càlcul Infinitesimal. En aquest volum es comença definint la terminologia bàsica dels sistemes, utilitzant la nomenclatura i els conceptes apresos en els volums anteriors. A partir del concepte de rang d’una matriu es dedueix l’important teorema de Rouché-Fröbenius en el qual s’analitzen les condicions perquè un sistema sigui compatible, i a continuació s’introdueixen els principals mètodes de resolució de sistemes d’equacions lineals. Finalment, es fa un breu estudi dels sistemes d’equacions no lineals, i dels sistemes d’equacions diofàntiques que són aquells en què només té sentit considerar les solucions enteres de les incògnites

Mestre educació musical: ampliació de coneixements. Obertura a altres sistemes educatius. Exposició, reflexió i valoració de l’experiència

La implantació del pla d’estudis de 1992, suposà un canvi en els estudis de mestre i l’aparició de l’especialitat d’educació musical. Conseqüentment, la didàctica aplicada als estudis de música va propiciar que volguéssim conèixer la font de la metodologia musical més arrelada a casa nostra després de l’adaptació del mètode Kódaly (Hongria) que el P. Ireneu Segarra, monjo de Montserrat, va fer a Catalunya. L’interès venia donat per conèixer de primera mà una de les propostes formatives més difoses a l’ensenyament primari. L’èxit d’aquesta primera experiència realitzada el 1994 ens va portar a fer una planificació d’altres possibles llocs d’interès, bé per les seves metodologies, bé per la cultura musical pròpia. Això va donar lloc a realitzar visites a institucions educatives de França (París, 1999), Suïssa (Ginebra, 2000 i 2007), Àustria (Salzburg, 2001 i 2009), Hongria (Kescskemet, 2002), Bèlgica (Namur, 2003), Itàlia (Bologna i Milano, 2004), i Anglaterra (Reading, Oxford i Cambridge 2005)

La gestió pública i privada dels espais esportius a les comunitats autònomes i els sistemes locals.

Resumen tomado del autor. Aparecen tablas de datos

Els sistemes de formació reglada i no reglada com a opcions de futur professional. 'Los sistemas de formación reglada y no reglada como opciones de futuro profesional'.

Resumen tomado parcialmente de la propia revista

Escolarització i dinàmica de sistemes. 'Escolarización y dinámica de sistemas'.

Se analiza el fenómeno de la escolarización en el ámbito internacional, como fenómeno en general: el conocimiento de la clase como sistema escolar, su estructura y su funcionamiento. Se han analizado todos los paises que en 1980 tenían más de 200.000 habitantes y, a partir de la Clasificación Internacional Normalizada de Educación (CINE) de la Unesco, se ha construído un modelo de simulación de las relaciones del sistema escolar con su entorno con la intención de explorar la dinámica del sistema. Se trata de un modelo matemático de simulación que permite confrontar los datos empíricos para un ulterior perfeccionamiento del sistema. Finalmente, a partir del diagrama causal, se presenta un modelo de dinámica de sistemas de la escolarización (MDS), denominado SCOLA.

Una nova eina didàctica en el laboratori de ciències experimentals : els sistemes informàtics d'adquisició i tractament de dades. 'Una nueva herramienta didáctica en el laboratorio de ciencias experimentales : los sistemas informáticos de adquisición y tratamiento de datos'.

Resumen de la autora en catalán

Els sistemes d'adquisició, tractament i control de dades. 'Los sistemas de adquisición, tratamiento y control de datos' ; Una nova tecnologia com eina didàctica de ciències experimentals. 'Una nueva tecnología como herramienta didáctica de ciencias experimentales'.

Resumen basado en el de la autora

Resolució de problemes de matemàtiques : identificació, origen i formació dels sistemes de creences en l'alumnat, alguns efectes sobre l'abordatge dels problemes. 'Resolución de problemas de matemáticas : identificación, orígen y formación de los sistemas de creencias en el alumnado, algunos efectos sobre el abordaje los problemas'.

Identificar elementos del sistema de creencias (SC) entorno a la actividad de resolución de problemas (RP), analizar la relación entre aquellos y las acciones desarrolladas durante el abordaje en la RP no estándar e identificar aspectos que incidan en el origen y formación de los SC. Todo el alumnado de primero de ESO de un centro para el estudio de grupo y 8 alumnos para el estudio de casos. El estudio integra el enfoque cuantitativo con un estudio de grupo y el enfoque cualitivo con un estudio de casos, integrando a la vez en cada uno de ellos diferentes métodos de recogida de datos. Se utilizan como instrumentos principales de análisis la potencia de las creencias (centralidad psicológica) y los mapas (conexiones y estructura en general). Los resultados (estructura del SC) han permitido concluir que el alumnado caracteriza el ÷problema de matemáticas como una categoría de pregunta escolar, de naturaleza aritmética, que viene caracterizada por aspectos formales de presentación, sin ninguna referencia ni a los conocimientos del resolutor ni a la finalidad con la cual se propone. También se concluye que se caracteriza la RP como una actividad de reconocimiento/ aplicación y a la vez de acreditación de las técnicas aprendidas en clase. En cuanto a los esquemas de actuación desarrollados en la fase de abordaje de problemas no estándar, los más frecuentemente observados son los descritos como ingenuos, impulsivos o irreflexivos, y los consistentes en dar respuesta rápida, incluso entre el alumnado con mayor rendimiento académico, describiéndose a la vez relevantes relaciones entre estos esquemas y elementos de su SC. En cuanto al orígen de estos SC, se han descrito relaciones entre su proceso de formación y aspectos del propio contexto escolar (tareas rutinarias, trabajo con RP claramente diferenciado de lo habitual, papel jugado por el profesorado), aspectos externos al contexto escolar (presiones y experiencias compartidas con familiares, mitos sociales) y algunos aspectos afectivos.