Elastic, Interoperable and Container-based Cloud Infrastructures for High Performance Computing

Tesis por compendio[ES] Las aplicaciones científicas implican generalmente una carga computacional variable y no predecible a la que las instituciones deben hacer frente variando dinámicamente la asignación de recursos en función de las distintas necesidades computacionales. Las aplicaciones científicas pueden necesitar grandes requisitos. Por ejemplo, una gran cantidad de recursos computacionales para el procesado de numerosos trabajos independientes (High Throughput Computing o HTC) o recursos de alto rendimiento para la resolución de un problema individual (High Performance Computing o HPC). Los recursos computacionales necesarios en este tipo de aplicaciones suelen acarrear un coste muy alto que puede exceder la disponibilidad de los recursos de la institución o estos pueden no adaptarse correctamente a las necesidades de las aplicaciones científicas, especialmente en el caso de infraestructuras preparadas para la ejecución de aplicaciones de HPC. De hecho, es posible que las diferentes partes de una aplicación necesiten distintos tipos de recursos computacionales. Actualmente las plataformas de servicios en la nube se han convertido en una solución eficiente para satisfacer la demanda de las aplicaciones HTC, ya que proporcionan un abanico de recursos computacionales accesibles bajo demanda. Por esta razón, se ha producido un incremento en la cantidad de clouds híbridos, los cuales son una combinación de infraestructuras alojadas en servicios en la nube y en las propias instituciones (on-premise). Dado que las aplicaciones pueden ser procesadas en distintas infraestructuras, actualmente la portabilidad de las aplicaciones se ha convertido en un aspecto clave. Probablemente, las tecnologías de contenedores son la tecnología más popular para la entrega de aplicaciones gracias a que permiten reproducibilidad, trazabilidad, versionado, aislamiento y portabilidad. El objetivo de la tesis es proporcionar una arquitectura y una serie de servicios para proveer infraestructuras elásticas híbridas de procesamiento que puedan dar respuesta a las diferentes cargas de trabajo. Para ello, se ha considerado la utilización de elasticidad vertical y horizontal desarrollando una prueba de concepto para proporcionar elasticidad vertical y se ha diseñado una arquitectura cloud elástica de procesamiento de Análisis de Datos. Después, se ha trabajo en una arquitectura cloud de recursos heterogéneos de procesamiento de imágenes médicas que proporciona distintas colas de procesamiento para trabajos con diferentes requisitos. Esta arquitectura ha estado enmarcada en una colaboración con la empresa QUIBIM. En la última parte de la tesis, se ha evolucionado esta arquitectura para diseñar e implementar un cloud elástico, multi-site y multi-tenant para el procesamiento de imágenes médicas en el marco del proyecto europeo PRIMAGE. Esta arquitectura utiliza un almacenamiento distribuido integrando servicios externos para la autenticación y la autorización basados en OpenID Connect (OIDC). Para ello, se ha desarrollado la herramienta kube-authorizer que, de manera automatizada y a partir de la información obtenida en el proceso de autenticación, proporciona el control de acceso a los recursos de la infraestructura de procesamiento mediante la creación de las políticas y roles. Finalmente, se ha desarrollado otra herramienta, hpc-connector, que permite la integración de infraestructuras de procesamiento HPC en infraestructuras cloud sin necesitar realizar cambios en la infraestructura HPC ni en la arquitectura cloud. Cabe destacar que, durante la realización de esta tesis, se han utilizado distintas tecnologías de gestión de trabajos y de contenedores de código abierto, se han desarrollado herramientas y componentes de código abierto y se han implementado recetas para la configuración automatizada de las distintas arquitecturas diseñadas desde la perspectiva DevOps.[CA] Les aplicacions científiques impliquen generalment una càrrega computacional variable i no predictible a què les institucions han de fer front variant dinàmicament l'assignació de recursos en funció de les diferents necessitats computacionals. Les aplicacions científiques poden necessitar grans requisits. Per exemple, una gran quantitat de recursos computacionals per al processament de nombrosos treballs independents (High Throughput Computing o HTC) o recursos d'alt rendiment per a la resolució d'un problema individual (High Performance Computing o HPC). Els recursos computacionals necessaris en aquest tipus d'aplicacions solen comportar un cost molt elevat que pot excedir la disponibilitat dels recursos de la institució o aquests poden no adaptar-se correctament a les necessitats de les aplicacions científiques, especialment en el cas d'infraestructures preparades per a l'avaluació d'aplicacions d'HPC. De fet, és possible que les diferents parts d'una aplicació necessiten diferents tipus de recursos computacionals. Actualment les plataformes de servicis al núvol han esdevingut una solució eficient per satisfer la demanda de les aplicacions HTC, ja que proporcionen un ventall de recursos computacionals accessibles a demanda. Per aquest motiu, s'ha produït un increment de la quantitat de clouds híbrids, els quals són una combinació d'infraestructures allotjades a servicis en el núvol i a les mateixes institucions (on-premise). Donat que les aplicacions poden ser processades en diferents infraestructures, actualment la portabilitat de les aplicacions s'ha convertit en un aspecte clau. Probablement, les tecnologies de contenidors són la tecnologia més popular per a l'entrega d'aplicacions gràcies al fet que permeten reproductibilitat, traçabilitat, versionat, aïllament i portabilitat. L'objectiu de la tesi és proporcionar una arquitectura i una sèrie de servicis per proveir infraestructures elàstiques híbrides de processament que puguen donar resposta a les diferents càrregues de treball. Per a això, s'ha considerat la utilització d'elasticitat vertical i horitzontal desenvolupant una prova de concepte per proporcionar elasticitat vertical i s'ha dissenyat una arquitectura cloud elàstica de processament d'Anàlisi de Dades. Després, s'ha treballat en una arquitectura cloud de recursos heterogenis de processament d'imatges mèdiques que proporciona distintes cues de processament per a treballs amb diferents requisits. Aquesta arquitectura ha estat emmarcada en una col·laboració amb l'empresa QUIBIM. En l'última part de la tesi, s'ha evolucionat aquesta arquitectura per dissenyar i implementar un cloud elàstic, multi-site i multi-tenant per al processament d'imatges mèdiques en el marc del projecte europeu PRIMAGE. Aquesta arquitectura utilitza un emmagatzemament integrant servicis externs per a l'autenticació i autorització basats en OpenID Connect (OIDC). Per a això, s'ha desenvolupat la ferramenta kube-authorizer que, de manera automatitzada i a partir de la informació obtinguda en el procés d'autenticació, proporciona el control d'accés als recursos de la infraestructura de processament mitjançant la creació de les polítiques i rols. Finalment, s'ha desenvolupat una altra ferramenta, hpc-connector, que permet la integració d'infraestructures de processament HPC en infraestructures cloud sense necessitat de realitzar canvis en la infraestructura HPC ni en l'arquitectura cloud. Es pot destacar que, durant la realització d'aquesta tesi, s'han utilitzat diferents tecnologies de gestió de treballs i de contenidors de codi obert, s'han desenvolupat ferramentes i components de codi obert, i s'han implementat receptes per a la configuració automatitzada de les distintes arquitectures dissenyades des de la perspectiva DevOps.[EN] Scientific applications generally imply a variable and an unpredictable computational workload that institutions must address by dynamically adjusting the allocation of resources to their different computational needs. Scientific applications could require a high capacity, e.g. the concurrent usage of computational resources for processing several independent jobs (High Throughput Computing or HTC) or a high capability by means of using high-performance resources for solving complex problems (High Performance Computing or HPC). The computational resources required in this type of applications usually have a very high cost that may exceed the availability of the institution's resources or they are may not be successfully adapted to the scientific applications, especially in the case of infrastructures prepared for the execution of HPC applications. Indeed, it is possible that the different parts that compose an application require different type of computational resources. Nowadays, cloud service platforms have become an efficient solution to meet the need of HTC applications as they provide a wide range of computing resources accessible on demand. For this reason, the number of hybrid computational infrastructures has increased during the last years. The hybrid computation infrastructures are the combination of infrastructures hosted in cloud platforms and the computation resources hosted in the institutions, which are named on-premise infrastructures. As scientific applications can be processed on different infrastructures, the application delivery has become a key issue. Nowadays, containers are probably the most popular technology for application delivery as they ease reproducibility, traceability, versioning, isolation, and portability. The main objective of this thesis is to provide an architecture and a set of services to build up hybrid processing infrastructures that fit the need of different workloads. Hence, the thesis considered aspects such as elasticity and federation. The use of vertical and horizontal elasticity by developing a proof of concept to provide vertical elasticity on top of an elastic cloud architecture for data analytics. Afterwards, an elastic cloud architecture comprising heterogeneous computational resources has been implemented for medical imaging processing using multiple processing queues for jobs with different requirements. The development of this architecture has been framed in a collaboration with a company called QUIBIM. In the last part of the thesis, the previous work has been evolved to design and implement an elastic, multi-site and multi-tenant cloud architecture for medical image processing has been designed in the framework of a European project PRIMAGE. This architecture uses a storage integrating external services for the authentication and authorization based on OpenID Connect (OIDC). The tool kube-authorizer has been developed to provide access control to the resources of the processing infrastructure in an automatic way from the information obtained in the authentication process, by creating policies and roles. Finally, another tool, hpc-connector, has been developed to enable the integration of HPC processing infrastructures into cloud infrastructures without requiring modifications in both infrastructures, cloud and HPC. It should be noted that, during the realization of this thesis, different contributions to open source container and job management technologies have been performed by developing open source tools and components and configuration recipes for the automated configuration of the different architectures designed from the DevOps perspective. The results obtained support the feasibility of the vertical elasticity combined with the horizontal elasticity to implement QoS policies based on a deadline, as well as the feasibility of the federated authentication model to combine public and on-premise clouds.López Huguet, S. (2021). Elastic, Interoperable and Container-based Cloud Infrastructures for High Performance Computing [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172327TESISCompendi

Model for WCET prediction, scheduling and task allocation for emergent agent-behaviours in real-time scenarios

[ES]Hasta el momento no se conocen modelos de tiempo real específicamente desarrollados para su uso en sistemas abiertos, como las Organizaciones Virtuales de Agentes (OVs). Convencionalmente, los modelos de tiempo real se aplican a sistemas cerrados donde todas las variables se conocen a priori. Esta tesis presenta nuevas contribuciones y la novedosa integración de agentes en tiempo real dentro de OVs. Hasta donde alcanza nuestro conocimiento, éste es el primer modelo específicamente diseñado para su aplicación en OVs con restricciones temporales estrictas. Esta tesis proporciona una nueva perspectiva que combina la apertura y dinamicidad necesarias en una OV con las restricciones de tiempo real. Ésto es una aspecto complicado ya que el primer paradigma no es estricto, como el propio término de sistema abierto indica, sin embargo, el segundo paradigma debe cumplir estrictas restricciones. En resumen, el modelo que se presenta permite definir las acciones que una OV debe llevar a cabo con un plazo concreto, considerando los cambios que pueden ocurrir durante la ejecución de un plan particular. Es una planificación de tiempo real en una OV. Otra de las principales contribuciones de esta tesis es un modelo para el cálculo del tiempo de ejecución en el peor caso (WCET). La propuesta es un modelo efectivo para calcular el peor escenario cuando un agente desea formar parte de una OV y para ello, debe incluir sus tareas o comportamientos dentro del sistema de tiempo real, es decir, se calcula el WCET de comportamientos emergentes en tiempo de ejecución. También se incluye una planificación local para cada nodo de ejecución basada en el algoritmo FPS y una distribución de tareas entre los nodos disponibles en el sistema. Para ambos modelos se usan modelos matemáticos y estadísticos avanzados para crear un mecanismo adaptable, robusto y eficiente para agentes inteligentes en OVs. El desconocimiento, pese al estudio realizado, de una plataforma para sistemas abiertos que soporte agentes con restricciones de tiempo real y los mecanismos necesarios para el control y la gestión de OVs, es la principal motivación para el desarrollo de la plataforma de agentes PANGEA+RT. PANGEA+RT es una innovadora plataforma multi-agente que proporciona soporte para la ejecución de agentes en ambientes de tiempo real. Finalmente, se presenta un caso de estudio donde robots heterogéneos colaboran para realizar tareas de vigilancia. El caso de estudio se ha desarrollado con la plataforma PANGEA+RT donde el modelo propuesto está integrado. Por tanto al final de la tesis, con este caso de estudio se obtienen los resultados y conclusiones que validan el modelo

Multi-Robot Systems: Challenges, Trends and Applications

This book is a printed edition of the Special Issue entitled “Multi-Robot Systems: Challenges, Trends, and Applications” that was published in Applied Sciences. This Special Issue collected seventeen high-quality papers that discuss the main challenges of multi-robot systems, present the trends to address these issues, and report various relevant applications. Some of the topics addressed by these papers are robot swarms, mission planning, robot teaming, machine learning, immersive technologies, search and rescue, and social robotics

Réduction du comportement myope dans le contrôle des FMS : une approche semi-hétérarchique basée sur la simulation-optimisation

Heterarchical-based control for flexible manufacturing systems (FMS) localizes control capabilities in decisional entities (DE), resulting in highly reactive and low complex control architectures. However, these architectures present myopic behavior since DEs have limited visibility of other DEs and their behavior, making difficult to ensure certain global performance. This dissertation focuses on reducing myopic behavior. At first, a definition and a typology of myopic behavior in FMS is proposed. In this thesis, myopic behavior is dealt explicitly so global performance can be improved. Thus, we propose a semi-heterarchical architecture in which a global decisional entity (GDE) deals with different kinds of myopic decisions using simulation-based optimization (SbOs). Different optimization techniques can be used so myopic decisions can be dealt individually, favoring GDE modularity. Then, the SbOs can adopt different roles, being possible to reduce myopic behavior in different ways. More, it is also possible to grant local decisional entities with different autonomy levels by applying different interaction modes. In order to balance reactivity and global performance, our approach accepts configurations in which some myopic behaviors are reduced and others are accepted. Our approach was instantiated to control the assembly cell at Valenciennes AIPPRIMECA center. Simulation results showed that the proposed architecture reduces myopic behavior whereby it strikes a balance between reactivity and global performance. The real implementation on the assembly cell verified the effectiveness of our approach under realistic dynamic scenarios, and promising results were obtained.Le contrôle hétérarchique des systèmes de production flexibles (FMS) préconise un contrôle peu complexe et hautement réactif supporté par des entités décisionnelles locales (DEs). En dépit d'avancées prometteuses, ces architectures présentent un comportement myope car les DEs ont une visibilité informationnelle limitée sue les autres DEs, ce qui rend difficile la garantie d'une performance globale minimum. Cette thèse se concentre sur les approches permettant de réduire cette myopie. D'abord, une définition et une typologie de cette myopie dans les FMS sont proposées. Ensuite, nous proposons de traiter explicitement le comportement myope avec une architecture semi-hétérarchique. Dans celle-ci, une entité décisionnelle globale (GDE) traite différents types de décisions myopes à l'aide des différentes techniques d'optimisation basée sur la simulation (SbO). De plus, les SbO peuvent adopter plusieurs rôles, permettant de réduire le comportement myope de plusieurs façons. Il est également possible d'avoir plusieurs niveaux d'autonomie en appliquant différents modes d'interaction. Ainsi, notre approche accepte des configurations dans lesquelles certains comportements myopes sont réduits et d'autres sont acceptés. Notre approche a été instanciée pour contrôler la cellule flexible AIP- PRIMECA de l'Université de Valenciennes. Les résultats des simulations ont montré que l'architecture proposée peut réduire les comportements myopes en établissant un équilibre entre la réactivité et la performance globale. Des expérimentations réelles ont été réalisées sur la cellule AIP-PRIMECA pour des scenarios dynamiques et des résultats prometteurs ont été obtenus

Bio-inspired Computing and Smart Mobility

Por último, se aborda la predicción de plazas libres de aparcamiento utilizando técnicas de aprendizaje automático, tales como series temporales, agrupamiento, etc., incluyendo un prototipo de aplicación web. La tercera parte de esta tesis doctoral se enfoca en el diseño y evaluación de un nuevo algoritmo inspirado en la epigénesis, el Algoritmo Epigenético. Luego de la descripción del modelo en el que se basa y de sus partes, se utiliza este nuevo algoritmo para la resolución del problema de la mochila multidimensional y se comparan sus resultados con los de otros algoritmos del estado de arte. Por último se emplea también el Algoritmo Epigenético para la optimización de la arquitectura Yellow Swarm, un problema de movilidad inteligente resuelto por un nuevo algoritmo bioinspirado. A lo largo de esta tesis doctoral se han descrito los problemas de movilidad inteligente y propuesto nuevas herramientas para su optimización. A partir de los experimentos realizados se concluye que estas herramientas, basadas en algoritmos bioinspirados, son eficientes para abordar estos problemas, obteniendo resultados competitivos comparados con los del estado del arte, los cuales han sido validados estadísticamente. Esto representa un aporte científico pero también una serie de mejoras para la sociedad toda, tanto en su salud como en el aprovechamiento de su tiempo libre. Fecha de lectura de Tesis: 01 octubre 2018.Esta tesis doctoral propone soluciones a problemas de movilidad inteligente, concretamente la reducción de los tiempos de viajes en las vías urbanas, las emisiones de gases de efecto invernadero y el consumo de combustible, mediante el diseño y uso de nuevos algoritmos bioinspirados. Estos algoritmos se utilizan para la optimización de escenarios realistas, cuyo trazado urbano se obtiene desde OpenStreetMap, y que son luego evaluados en el microsimulador SUMO. Primero se describen las bases científicas y tecnológicas, incluyendo la definición y estado del arte de los problemas a abordar, las metaheurísticas que se utilizarán durante el desarrollo de los experimentos, así como las correspondientes validaciones estadísticas. A continuación se describen los simuladores de movilidad como principal herramienta para construir y evaluar los escenarios urbanos. Por último se presenta una propuesta para generar tráfico vehicular realista a partir de datos de sensores que cuentan el número de vehículos en la ciudad, utilizando herramientas incluidas en SUMO combinadas con algoritmos evolutivos. En la segunda parte se modelan y resuelven problemas de movilidad inteligente utilizando las nuevas arquitecturas Red Swarm y Green Swarm para sugerir nuevas rutas a los vehículos utilizando nodos con conectividad Wi-Fi. Red Swarm se centra en la reducción de tiempos de viajes evitando la congestión de las calles, mientras que Green Swarm está enfocado en la reducción de emisiones y consumo de combustible. Luego se propone la arquitectura Yellow Swarm que utiliza una serie de paneles LED para indicar desvíos que los vehículos pueden seguir en lugar de nodos Wi-Fi haciendo esta propuesta más accesible. Además se propone un método para genera rutas alternativas para los navegadores GPS de modo que se aprovechen mejor las calles secundarias de las ciudades, reduciendo los atascos

Fuzzy Logic

The capability of Fuzzy Logic in the development of emerging technologies is introduced in this book. The book consists of sixteen chapters showing various applications in the field of Bioinformatics, Health, Security, Communications, Transportations, Financial Management, Energy and Environment Systems. This book is a major reference source for all those concerned with applied intelligent systems. The intended readers are researchers, engineers, medical practitioners, and graduate students interested in fuzzy logic systems

Multi-agent system for flood forecasting in Tropical River Basin

It is well known, the problems related to the generation of floods, their control, and management, have been treated with traditional hydrologic modeling tools focused on the study and the analysis of the precipitation-runoff relationship, a physical process which is driven by the hydrological cycle and the climate regime and that is directly proportional to the generation of floodwaters. Within the hydrological discipline, they classify these traditional modeling tools according to three principal groups, being the first group defined as trial-and-error models (e.g., "black-models"), the second group are the conceptual models, which are categorized in three main sub-groups as "lumped", "semi-lumped" and "semi-distributed", according to the special distribution, and finally, models that are based on physical processes, known as "white-box models" are the so-called "distributed-models". On the other hand, in engineering applications, there are two types of models used in streamflow forecasting, and which are classified concerning the type of measurements and variables required as "physically based models", as well as "data-driven models". The Physically oriented prototypes present an in-depth account of the dynamics related to the physical aspects that occur internally among the different systems of a given hydrographic basin. However, aside from being laborious to implement, they rely thoroughly on mathematical algorithms, and an understanding of these interactions requires the abstraction of mathematical concepts and the conceptualization of the physical processes that are intertwined among these systems. Besides, models determined by data necessitates an a-priori understanding of the physical laws controlling the process within the system, and they are bound to mathematical formulations, which require a lot of numeric information for field adjustments. Therefore, these models are remarkably different from each other because of their needs for data, and their interpretation of physical phenomena. Although there is considerable progress in hydrologic modeling for flood forecasting, several significant setbacks remain unresolved, given the stochastic nature of the hydrological phenomena, is the challenge to implement user-friendly, re-usable, robust, and reliable forecasting systems, the amount of uncertainty they must deal with when trying to solve the flood forecasting problem. However, in the past decades, with the growing environment and development of the artificial intelligence (AI) field, some researchers have seldomly attempted to deal with the stochastic nature of hydrologic events with the application of some of these techniques. Given the setbacks to hydrologic flood forecasting previously described this thesis research aims to integrate the physics-based hydrologic, hydraulic, and data-driven models under the paradigm of Multi-agent Systems for flood forecasting by designing and developing a multi-agent system (MAS) framework for flood forecasting events within the scope of tropical watersheds. With the emergence of the agent technologies, the "agent-based modeling" and "multiagent systems" simulation methods have provided applications for some areas of hydro base management like flood protection, planning, control, management, mitigation, and forecasting to combat the shocks produced by floods on society; however, all these focused on evacuation drills, and the latter not aimed at the tropical river basin, whose hydrological regime is extremely unique. In this catchment modeling environment approach, it was applied the multi-agent systems approach as a surrogate of the conventional hydrologic model to build a system that operates at the catchment level displayed with hydrometric stations, that use the data from hydrometric sensors networks (e.g., rainfall, river stage, river flow) captured, stored and administered by an organization of interacting agents whose main aim is to perform flow forecasting and awareness, and in so doing enhance the policy-making process at the watershed level. Section one of this document surveys the status of the current research in hydrologic modeling for the flood forecasting task. It is a journey through the background of related concerns to the hydrological process, flood ontologies, management, and forecasting. The section covers, to a certain extent, the techniques, methods, and theoretical aspects and methods of hydrological modeling and their types, from the conventional models to the present-day artificial intelligence prototypes, making special emphasis on the multi-agent systems, as most recent modeling methodology in the hydrological sciences. However, it is also underlined here that the section does not contribute to an all-inclusive revision, rather its purpose is to serve as a framework for this sort of work and a path to underline the significant aspects of the works. In section two of the document, it is detailed the conceptual framework for the suggested Multiagent system in support of flood forecasting. To accomplish this task, several works need to be carried out such as the sketching and implementation of the system’s framework with the (Belief-Desire-Intention model) architecture for flood forecasting events within the concept of the tropical river basin. Contributions of this proposed architecture are the replacement of the conventional hydrologic modeling with the use of multi-agent systems, which makes it quick for hydrometric time-series data administration and modeling of the precipitation-runoff process which conveys to flood in a river course. Another advantage is the user-friendly environment provided by the proposed multi-agent system platform graphical interface, the real-time generation of graphs, charts, and monitors with the information on the immediate event taking place in the catchment, which makes it easy for the viewer with some or no background in data analysis and their interpretation to get a visual idea of the information at hand regarding the flood awareness. The required agents developed in this multi-agent system modeling framework for flood forecasting have been trained, tested, and validated under a series of experimental tasks, using the hydrometric series information of rainfall, river stage, and streamflow data collected by the hydrometric sensor agents from the hydrometric sensors.Como se sabe, los problemas relacionados con la generación de inundaciones, su control y manejo, han sido tratados con herramientas tradicionales de modelado hidrológico enfocados al estudio y análisis de la relación precipitación-escorrentía, proceso físico que es impulsado por el ciclo hidrológico y el régimen climático y este esta directamente proporcional a la generación de crecidas. Dentro de la disciplina hidrológica, clasifican estas herramientas de modelado tradicionales en tres grupos principales, siendo el primer grupo el de modelos empíricos (modelos de caja negra), modelos conceptuales (o agrupados, semi-agrupados o semi-distribuidos) dependiendo de la distribución espacial y, por último, los basados en la física, modelos de proceso (o "modelos de caja blanca", y/o distribuidos). En este sentido, clasifican las aplicaciones de predicción de caudal fluvial en la ingeniería de recursos hídricos en dos tipos con respecto a los valores y parámetros que requieren en: modelos de procesos basados en la física y la categoría de modelos impulsados por datos. Los modelos basados en la física proporcionan una descripción detallada de la dinámica relacionada con los aspectos físicos que ocurren internamente entre los diferentes sistemas de una cuenca hidrográfica determinada. Sin embargo, aparte de ser complejos de implementar, se basan completamente en algoritmos matemáticos, y la comprensión de estas interacciones requiere la abstracción de conceptos matemáticos y la conceptualización de los procesos físicos que se entrelazan entre estos sistemas. Además, los modelos impulsados por datos no requieren conocimiento de los procesos físicos que gobiernan, sino que se basan únicamente en ecuaciones empíricas que necesitan una gran cantidad de datos y requieren calibración de los datos en el sitio. Los dos modelos difieren significativamente debido a sus requisitos de datos y de cómo expresan los fenómenos físicos. La elaboración de modelos hidrológicos para el pronóstico de inundaciones ha dado grandes pasos, pero siguen sin resolverse algunos contratiempos importantes, dada la naturaleza estocástica de los fenómenos hidrológicos, es el desafío de implementar sistemas de pronóstico fáciles de usar, reutilizables, robustos y confiables, la cantidad de incertidumbre que deben afrontar al intentar resolver el problema de la predicción de inundaciones. Sin embargo, en las últimas décadas, con el entorno creciente y el desarrollo del campo de la inteligencia artificial (IA), algunos investigadores rara vez han intentado abordar la naturaleza estocástica de los eventos hidrológicos con la aplicación de algunas de estas técnicas. Dados los contratiempos en el pronóstico de inundaciones hidrológicas descritos anteriormente, esta investigación de tesis tiene como objetivo integrar los modelos hidrológicos, basados en la física, hidráulicos e impulsados por datos bajo el paradigma de Sistemas de múltiples agentes para el pronóstico de inundaciones por medio del bosquejo y desarrollo del marco de trabajo del sistema multi-agente (MAS) para los eventos de predicción de inundaciones en el contexto de cuenca hidrográfica tropical. Con la aparición de las tecnologías de agentes, se han emprendido algunos enfoques de simulación recientes en la investigación hidrológica con modelos basados en agentes y sistema multi-agente, principalmente en alerta por inundaciones, seguridad y planificación de inundaciones, control y gestión de inundaciones y pronóstico de inundaciones, todos estos enfocado a simulacros de evacuación, y este último no dirigido a la cuenca tropical, cuyo régimen hidrológico es extremadamente único. En este enfoque de entorno de modelado de cuencas, se aplican los enfoques de sistemas multi-agente como un sustituto del modelado hidrológico convencional para construir un sistema que opera a nivel de cuenca con estaciones hidrométricas desplegadas, que utilizan los datos de redes de sensores hidrométricos (por ejemplo, lluvia , nivel del río, caudal del río) capturado, almacenado y administrado por una organización de agentes interactuantes cuyo objetivo principal es realizar pronósticos de caudal y concientización para mejorar las capacidades de soporte en la formulación de políticas a nivel de cuenca hidrográfica. La primera sección de este documento analiza el estado del arte sobre la investigación actual en modelos hidrológicos para la tarea de pronóstico de inundaciones. Es un viaje a través de los antecedentes preocupantes relacionadas con el proceso hidrológico, las ontologías de inundaciones, la gestión y la predicción. El apartado abarca, en cierta medida, las técnicas, métodos y aspectos teóricos y métodos del modelado hidrológico y sus tipologías, desde los modelos convencionales hasta los prototipos de inteligencia artificial actuales, haciendo hincapié en los sistemas multi-agente, como un enfoque de simulación reciente en la investigación hidrológica. Sin embargo, se destaca que esta sección no contribuye a una revisión integral, sino que su propósito es servir de marco para este tipo de trabajos y una guía para subrayar los aspectos significativos de los trabajos. En la sección dos del documento, se detalla el marco de trabajo propuesto para el sistema multi-agente para el pronóstico de inundaciones. Los trabajos realizados comprendieron el diseño y desarrollo del marco de trabajo del sistema multi-agente con la arquitectura (modelo Creencia-Deseo-Intención) para la predicción de eventos de crecidas dentro del concepto de cuenca hidrográfica tropical. Las contribuciones de esta arquitectura propuesta son el reemplazo del modelado hidrológico convencional con el uso de sistemas multi-agente, lo que agiliza la administración de las series de tiempo de datos hidrométricos y el modelado del proceso de precipitación-escorrentía que conduce a la inundación en el curso de un río. Otra ventaja es el entorno amigable proporcionado por la interfaz gráfica de la plataforma del sistema multi-agente propuesto, la generación en tiempo real de gráficos, cuadros y monitores con la información sobre el evento inmediato que tiene lugar en la cuenca, lo que lo hace fácil para el espectador con algo o sin experiencia en análisis de datos y su interpretación para tener una idea visual de la información disponible con respecto a la cognición de las inundaciones. Los agentes necesarios desarrollados en este marco de modelado de sistemas multi-agente para el pronóstico de inundaciones han sido entrenados, probados y validados en una serie de tareas experimentales, utilizando la información de la serie hidrométrica de datos de lluvia, nivel del río y flujo del curso de agua recolectados por los agentes sensores hidrométricos de los sensores hidrométricos de campo.Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología Informática por la Universidad Carlos III de MadridPresidente: María Araceli Sanchis de Miguel.- Secretario: Juan Gómez Romero.- Vocal: Juan Carlos Corrale

Navigation of Automatic Vehicle using AI Techniques

In the field of mobile robot navigation have been studied as important task for the new generation of mobile robot i.e. Corobot. For this mobile robot navigation has been viewed for unknown environment. We consider the 4-wheeled vehicle (Corobot) for Path Planning, an autonomous robot and an obstacle and collision avoidance to be used in sensor based robot. We propose that the predefined distance from the robot to target and make the robot follow the target at this distance and improve the trajectory tracking characteristics. The robot will then navigate among these obstacles without hitting them and reach the specified goal point. For these goal achieving we use different techniques radial basis function and back-propagation algorithm under the study of neural network. In this Corobot a robotic arm are assembled and the kinematic analyses of Corobot arm and help of Phidget Control Panel a wheeled to be moved in both forward and reverse direction by 2-motor controller have to be done. Under kinematic analysis propose the relationships between the positions and orientation of the links of a manipulator. In these studies an artificial techniques and their control strategy are shown with potential applications in the fields of industry, security, defense, investigation, and others. Here finally, the simulation result using the webot neural network has been done and this result is compared with experimental data for different training pattern

Proceedings of the First PhD Symposium on Sustainable Ultrascale Computing Systems (NESUS PhD 2016)

Proceedings of the First PhD Symposium on Sustainable Ultrascale Computing Systems (NESUS PhD 2016) Timisoara, Romania. February 8-11, 2016.The PhD Symposium was a very good opportunity for the young researchers to share information and knowledge, to present their current research, and to discuss topics with other students in order to look for synergies and common research topics. The idea was very successful and the assessment made by the PhD Student was very good. It also helped to achieve one of the major goals of the NESUS Action: to establish an open European research network targeting sustainable solutions for ultrascale computing aiming at cross fertilization among HPC, large scale distributed systems, and big data management, training, contributing to glue disparate researchers working across different areas and provide a meeting ground for researchers in these separate areas to exchange ideas, to identify synergies, and to pursue common activities in research topics such as sustainable software solutions (applications and system software stack), data management, energy efficiency, and resilience.European Cooperation in Science and Technology. COS