Principles for Consciousness in Integrated Cognitive Control

In this article we will argue that given certain conditions for the evolution of bi- \ud ological controllers, these will necessarily evolve in the direction of incorporating \ud consciousness capabilities. We will also see what are the necessary mechanics for \ud the provision of these capabilities and extrapolate this vision to the world of artifi- \ud cial systems postulating seven design principles for conscious systems. This article \ud was published in the journal Neural Networks special issue on brain and conscious- \ud ness

Arquitectura distribuida para el control autónomo de drones en interior

[Resumen] Actualmente los drones son uno de los sistemas de control más complejos. Este control va desde el control de la estabilidad del propio dron, hasta el control automático de la navegación de dicho dron en entornos complejos. En el caso de drones que deben navegar en interior los retos tecnológicos son específicos. En el presente artículo se muestra la arquitectura de control inteligente de un dron orientado a la navegación en entornos interiores. La seguridad es el eje principal del diseño del sistema. Esto hace que el principal reto de la arquitectura sea la interconexión segura entre los componentes y la definición de los diferentes métodos de navegación basándose en la seguridad. El dron debe disponer de diversos modos de navegación: manual, reactivo, deliberativo e inteligente. Para la navegación en interior es necesario conocer la posición del dron en todo momento, por ello el sistema debe disponer de un modo de localización similar al GPS, pero que proporcione una precisión mucho mayor. Para los modos deliberativo e inteligente, el sistema debe disponer de un mapa del entorno, así como de un sistema de control que envíe al dron las órdenes de navegación correspondientes. El sistema diseñado se está implementando en el marco del proyecto europeo H2020 AiRT (Arts indoor RPAS Technology transfer). El resultado es una propuesta de arquitectura suficientemente versátil para ser empleadas en sistemas similares y servir como base de diseño para futuras implementaciones

Un modelo de control inteligente para sistemas de manufactura basado en los paradigmas holónico y multi-agente

Los Sistemas de control Inteligente de Manufactura son organizaciones altamente distribuidas, que toman ventaja de las tecnologías de la información y las comunicaciones, de las técnicas de inteligencia artificial y de la teoría moderna de control, integrándolas en estos sistemas que compiten en un medio altamente dinámico y de economías agiles. En estas circunstancias, el desafío se ha centrado en desarrollar sistemas de control inteligente con capacidades de autonomía, cooperación y de inteligencia, adaptación rápida a los cambios del entorno y más robustos contra la ocurrencia de disturbios. Para ello se han propuesto varias arquitecturas basadas en los paradigmas holónico (control holónico) y la inteligencia artificial distribuida mediante sistemas Multi-Agente. Por definición, las unidades de producción holónicas son unidades autónomas que permiten el modelamiento de la información e infraestructura que compone el sistema de control inteligente de manufactura. El holón recurso definido como componente de la unidad de producción holónica, permite el modelamiento del comportamiento de las dinámicas existentes en los elementos que realizan una parte del proceso de manufactura. La misión y la ingeniería del holón representan las componentes funcionales del holón y representan el objetivo y el conocimiento de producción respectivamente. En este trabajo se propone desarrollar un modelo de control inteligente que incluya las exigencias de modelamiento, diseño y análisis de los sistemas de control desde la teoría de sistemas dinámicos a eventos discretos, y atributos y requerimientos de representación tomados desde los paradigmas Holónico y Multi-Agente. / Abstract. The intelligent control manufacturing systems are organizations highly distributed. They take advantage from information technologies and communications, from intelligent artificial techniques and modern theory control, integrate them in these systems that compete among a highly dynamic medium and agile economics. In these circumstances, the challenge has centered in developing intelligent control systems with features of autonomy, cooperation and intelligence, fast adaptation facing the environment changes, having robust parameters against the disturbs occurrence. Several architectures have been presented, based in holonic paradigm (holonic control) and intelligent artificial distributed through Multi-Agent systems. By definition, the holonic production units are autonomous elements that permit to model information an infrastructure composing the intelligent control manufacturing system. The resource holon defined as a component of the holonic production unit, permit the modeling of the existing dynamics in the elements to do a part of manufacturing process. The mission and engineering of the holon represent the functional components and the objective and knowledge of production respectively. This work propose to developing a intelligent control model including the modeling exigencies, design and analysis from control systems and their dynamic theory to discrete events, with the attributes a requirements took from holonic paradigm and Multi-agent.Maestrí

Revisión de las arquitecturas de control distribuido

El documento se organiza de la siguiente forma. En el capítulo 2 se definen las arquitecturas de control y se contextualizan las arquitecturas revisadas. En el capítulo 3 se revisan las arquitecturas domóticas, inicialmente se repasan las características de los sistemas domóticos, para a continuación revisar ocho arquitecturas. En el capítulo 4 se sigue un esquema similar al capítulo anterior pero con las arquitecturas de navegación de robots. Finalmente se exponen algunas conclusiones acerca de las arquitecturas expuestas, así como la propuesta de características de optimización de arquitecturas y posibles líneas de investigación en el campo de las arquitecturas de control.Una de las claves en el control de sistemas es la arquitectura escogida para implementar dicho control. La elección de la arquitectura o el diseño de la misma determinarán, en gran medida el rendimiento que el control proporcionará al usuario. Existe una gran cantidad de arquitecturas de control en todos los ámbitos que éste cubre. Por ello parece conveniente realizar una revisión y exposición de las mismas, ya que de ésta manera se dispondrá de información suficiente para poder diseñar una arquitectura con las características más adecuadas a las funciones requeridas. En el presente documento se realiza una revisión exhaustiva de diferentes arquitecturas en dos de los ámbitos del control: la domótica y la navegación de robots. Estos dos ámbitos, que a primera vista parecen lejanos están, en parte, relacionados ya que cubren todos los ámbitos de las necesidades de control temporal, desde los bajos requerimientos de la domótica hasta las necesidades de tiempo real estricto de la navegación reactiva de robots. En el documento se hace especial hincapié en las características que las arquitecturas de control deben tener, ya que seleccionar correctamente las características de los requerimientos del sistema a controlar permitirá seleccionar o diseñar correctamente la arquitectura de un sistema.Posadas Yagüe, JL.; Poza Luján, JL. (2009). Revisión de las arquitecturas de control distribuido. http://hdl.handle.net/10251/640

Implementación de un controlador de posición y movimiento de un robot móvil diferencial

Context: Mobile robotics remains being an area of constant updating, which seeks to have applications to improve the life quality of human beings. Therefore, the paper presented a novel design of a position and move controller to a differential mobile robot using artificial neural networks, which aims is to bring a real applications in different fields.Method: The proposal is based on a PID controller, which has been tuned using a neural network and requires knowledge of the kinematic model of the robot.Results: The simulations show the efficiency of the control position for following paths, in this case for tracking straight and curved paths. The graphical interface allows adjusting the gains easily and verifies the trajectory tracking online.Conclusions: From the results we can conclude that the proposed strategy is easy to implement since the required information is generally deliver by mobile robot sensors. Finally, tuning PID controller with the neural network allows obtaining a correct performance for trajectory tracking.Contexto: La robótica móvil continúa siendo un área de constante actualización, donde se busca tener aplicaciones que permitan mejorar la calidad de vida de los seres humanos. Con base en lo anterior, en este artículo se presenta un novedoso diseño de un controlador de posición y movimiento para un robot móvil diferencial, utilizando redes neuronales artificiales y cuyo fin es llevarlo a aplicaciones reales en diferentes campos de acción.Método: La propuesta presentada está basada en un controlador PID, el cual ha sido sintonizado con una red neuronal y requiere conocer el modelo cinemático del robot.Resultados: Las simulaciones muestran la eficiencia del control de posición para el seguimiento de caminos explícitos, en este caso para el seguimiento de trayectorias rectilíneas y curvilíneas. La interfaz gráfica presentada permite ajustar las ganancias con facilidad y verificar el seguimiento de la trayectoria en línea.Conclusiones: De los resultados obtenidos se puede concluir que la estrategia propuesta es de fácil implementación ya que se requiere información que de manera general entregan los sensores de un robot móvil. Finalmente la sintonización realizada del controlador PID con la red neuronal permite obtener un correcto desempeño para seguimiento de trayectorias.

Implementación de un controlador de posición y movimiento de un robot móvil diferencial

Context: Mobile robotics remains being an area of constant updating, which seeks to have applications to improve the life quality of human beings. Therefore, the paper presented a novel design of a position and move controller to a differential mobile robot using artificial neural networks, which aims is to bring a real applications in different fields.Method: The proposal is based on a PID controller, which has been tuned using a neural network and requires knowledge of the kinematic model of the robot.Results: The simulations show the efficiency of the control position for following paths, in this case for tracking straight and curved paths. The graphical interface allows adjusting the gains easily and verifies the trajectory tracking online.Conclusions: From the results we can conclude that the proposed strategy is easy to implement since the required information is generally deliver by mobile robot sensors. Finally, tuning PID controller with the neural network allows obtaining a correct performance for trajectory tracking.Contexto: La robótica móvil continúa siendo un área de constante actualización, donde se busca tener aplicaciones que permitan mejorar la calidad de vida de los seres humanos. Con base en lo anterior, en este artículo se presenta un novedoso diseño de un controlador de posición y movimiento para un robot móvil diferencial, utilizando redes neuronales artificiales y cuyo fin es llevarlo a aplicaciones reales en diferentes campos de acción.Método: La propuesta presentada está basada en un controlador PID, el cual ha sido sintonizado con una red neuronal y requiere conocer el modelo cinemático del robot.Resultados: Las simulaciones muestran la eficiencia del control de posición para el seguimiento de caminos explícitos, en este caso para el seguimiento de trayectorias rectilíneas y curvilíneas. La interfaz gráfica presentada permite ajustar las ganancias con facilidad y verificar el seguimiento de la trayectoria en línea.Conclusiones: De los resultados obtenidos se puede concluir que la estrategia propuesta es de fácil implementación ya que se requiere información que de manera general entregan los sensores de un robot móvil. Finalmente la sintonización realizada del controlador PID con la red neuronal permite obtener un correcto desempeño para seguimiento de trayectorias.

Consciosusness in Cognitive Architectures. A Principled Analysis of RCS, Soar and ACT-R

This report analyses the aplicability of the principles of consciousness developed in the ASys project to three of the most relevant cognitive architectures. This is done in relation to their aplicability to build integrated control systems and studying their support for general mechanisms of real-time consciousness.\ud To analyse these architectures the ASys Framework is employed. This is a conceptual framework based on an extension for cognitive autonomous systems of the General Systems Theory (GST).\ud A general qualitative evaluation criteria for cognitive architectures is established based upon: a) requirements for a cognitive architecture, b) the theoretical framework based on the GST and c) core design principles for integrated cognitive conscious control systems

Unified Ontology for a Holonic Manufacturing System

[ES] Los sistemas holónicos de manufactura son integrados por holones capaces de comportarse de una manera autónoma, cooperativa, auto-organizada y reconfigurable para adoptar estructuras distintas en condiciones de operación normales y de emergencia. Dichos holones cuentan con: (1) una representación del conocimiento, (2) una unidad de control distribuido y descentralizado, y (3) un módulo de coordinación. El objeto de interés de la presente investigación es la concepción de una ontología unificada en el dominio de manufactura, que garantice los requisitos en el formalismo del modelo de conocimiento de un sistema holónico. A diferencia de los modelos ontológicos encontrados en la literatura, el esquema de representación del conocimiento propuesto integra roles y comportamientos, mismos que son validados mediante un caso de estudio de una celda de manufactura de un laboratorio universitario. Los resultados muestran que al hacer uso de un vocabulario común, es posible representar coherentemente el conocimiento para que toda clase de holones en una holarquía puedan intercambiar, compartir y recuperar información.[EN] Holonic manufacturing systems are formed by holons that are capable of behaving in an autonomous, cooperative, selforganized and reconfigurable way to adopt dierent structures under normal and emergency operating conditions. These holons possess: (1) a representation of the world in which they live, (2) a distributed and decentralized control unit, and (3) a coordination module. The object of interest of the present research is the conception of a unified ontology in manufacturing domain, that guarantees the requirements in the formalism of the knowledge model of a holonic system. Unlike the ontological models found in the literature, the proposed knowledge representation scheme integrates roles and behaviors, which are validated through a case study of a manufacturing cell from a university laboratory. The results show that by using a common vocabulary, it is possible to represent knowledge coherently so that all kinds of holons in a holarchy can exchange, share and retrieve information. Simón-Marmolejo, I.; López-Ortega, O.; Ramos-Velasco, LE.; Ortiz-Domínguez, M. (2018). Ontología Unificada para un Sistema Holónico de Manufactura. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 15(2):217-230. https://doi.org/10.4995/riai.2017.8851OJS217230152Araúzoa, J. A., del Olmo-Martínez, R., Laviós, J. J., de Benito-Martín, J. J., 2015. Programación y control de sistemas de fabricación flexibles: un enfoque holónico. RIAI - Revista iberoamericana de automática e informática industrial 12 (1), 58-68, https://doi.org/10.1016/j.riai.2014.11.005Barbosa, J., Leitao, P., Adam, E., Trentesaux, D., 2015. Dynamic selforganization in holonic multi-agent manufacturing systems: The ADACOR evolution. Computers in industry 66, 99-111. https://doi.org/10.1016/j.compind.2014.10.011Bellifemine, F., Caire, G., Greenwood, D., 2004. Developing multi-agent systems with JADE. Wiley Series in Agent Technology, Series Editor: Wooldridge, M., Liverpool University, UK.Blanc, P., Demongodin, I., Castagna, P., 2008. A holonic approach for manufacturing execution system design: An industrial application. Engineering applications of artificial intelligence 21 (3), 315-330, https://doi.org/10.1016/j.engappai.2008.01.007Borgo, S., Leitao, P., 2007. Foundations for a core ontology of manufacturing. In: Sharma, R., Kishore, R., Ramesh, R. (Eds.), Ontologies, A Handbook of principles, concepts and aplications in information systems. Springer Science +Business Media, NY, USA, Ch. 27, pp. 751-775, https://doi.org/10.1007/978-0-387-37022-4Botti, V., Giret, A., 2008. ANEMONA, A multi-agent methodology for holonic manufacturing systems. Springer: Departamento de sistemas informáticos y computación (DSIC), Valencia, Spain, https://doi.org/10.1007/978-1-84800-310-1Bravo, C., Aguilar-Castro, J., Ríos, A., Aguilar-Martin, J., Rivas, F., 2011. Arquitectura basada en inteligencia artificial distribuida para la gerencia integrada de producción industrial. RIAI - Revista iberoamericana de automática e informática industrial 8 (4), 405-417. https://doi.org/10.1016/j.riai.2011.09.013Brussel, H. V.,Wyns, J., Valckenaers, P., Bongaerts, L., Peeters, P., 1998. Reference architecture for holonic manufacturing systems: PROSA. Computers in industry 37 (3), 255-274, https://doi.org/10.1016/S0166-3615(98)00102-XCaire, G., Cabanillas, D., April 2010. JADE TUTORIAL, application-defined content languages and ontologies. Support provided by JADE, Italia S.p.A, 9th Edition. URL: http://jade.tilab.com/doc/tutorials/CLOntoSupport.pdfCheca, D., Rojas, O., 2014. Ontología para los sistemas holónicos de manufactura basados en la unidad de producción. Revista colombiana de tecnologías de avanzada 1 (23), 134-141. URL: http://www.academia.edu/8676921/ONTOLOÍA_PARA_LOS_SISTEMAS_HOLÓNICOS_DE_MANUFACTURA_BASADOS_EN_LA_UNIDAD_DE_PRODUCCIÓNChristensen, J. H., December 1994. Holonic manufacturing systems: Initial architecture and standards directions. In: At first European Conference on Holonic Manufacturing Systems. Hannover, Germany, pp. 1-20. URL: http://holobloc.com/papers/hannover.pdfCorcho, O., Fernández-López, M., Gómez-Pérez, A., 2003. Methodologies, tools and languages for building ontologies. Where is their meeting point? Data & Knowledge Engineering 46 (1), 41-64. https://doi.org/10.1016/S0169-023X(02)00195-7Correa da Silva, F. S., Vasconcelos, W. W., Robertson, D. S., Brilhante, V., de Melo, A. C. V., M., F., Agustí, J., 2002. On the insufficiency of ontologies: problems in knowledge sharing and alternative solution. Knowledge-Base Systems 15 (3), 147-167. https://doi.org/10.1016/S0950-7051(01)00152-6de las Morenas, J., García, A., Martínez, F., P., G., 2015. Implementación del control en planta de un centro de distribución automatizado mediante agentes físicos y RFID. RIAI - Revista iberoamericana de automática e informática industrial 12 (1), 25-35. https://doi.org/10.1016/j.riai.2014.11.002Fernández, M., Gómez-Pérez, A., Uristo, N., 1997. Methontology: From ontological art towards ontological engineering. AAAI Technical Report, 33-40. URL: http://oa.upm.es/5484/Giraldo, G., Arboleda, A., Zapata, G., 2013. Enfoque ontológico para detectar conceptos holónicos en las organizaciones. Revista facultad de ingeniería Universidad de Antioquia 69, 53-66. URL: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=43029812004Gómez-Pérez, A., Fernández, M., Vicente, A. d., August 1996. Towards a method to conceptualize domain ontologies. In: At 12th European Conference on Artificial Intelligence. Budapest, Rumania, pp. 41-51. URL: http://oa.upm.es/7228/Indriago, C., Cardin, O., Rakoto, N., Castagna, P., Chac'on, E., 2016. H2CM: A holonic architecture for flexible hybrid control systems. Computers in industry 77, 15-28, https://doi.org/10.1016/j.compind.2015.12.005ISO, 1997. ISO 10303 - Industrial Automation Systems and Integration - Product data representation and exchange - Part 1: Overview and fundamental principles. ISO - International Standards Organization, Geneva, Switzerland. URL: https://www.iso.org/standard/20579.htmlISO, 1998. ISO 15531 - Industrial Automation Systems and Integration - Industrial Manufacturing Management Data - Part 1: General overview. ISO - International Standards Organization, Geneva, Switzerland. URL: http://hsevi.ir/RI Standard/View/2880ISO, 1999. ISO 13584 - Industrial Automation Systems and Integration - Parts Library - Part 1: Overview and Fundamental Principles. ISO - International Standards Organization, Geneva, Switzerland. URL: https://www.iso.org/standard/25103.htmlJules, G., Saadat, M., Saeidlou, S., 2015. Holonic ontology and interaction protocol for manufacturing network organization. IEEE Transactions on systems, man, and cybernetics: systems 45 (5), 819-830, https://doi.org/10.1109/TSMC.2014.2387099Koestler, A., 1990. The ghost in the machine. Arkana. Koppensteiner, G., Grabler, R., Miller, D., Merdan, M., 2015. Virtual enterprises based on multiagent systems. In: Leitao, P., Karnouskos, S. (Eds.), Industrial agents: Emerging application of software agents in industry. Elsevier Inc., MA, USA, Ch. 7, pp. 121-136. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800341-1.00007-3Leitao, P., Restivo, F., 2006. ADACOR: a holonic architecture for agile and adaptive manufacturing control. Computers in industry 57 (2), 121-130, https://doi.org/10.1016/j.compind.2005.05.005Leitao, P., Restivo, F., 2008. Implementation of a holonic control system in a flexible manufacturing system. IEEE systems, man, and cybernetics society 38 (5), 699-709, https://doi.org/10.1109/TSMCC.2008.923881Lemaignan, S., Siadat, A., Dantan, J. Y., Semenenko, A., June 2006. MASON: A proposal for an ontology of manufacturing domain. In: At IEEEWorkshop on Distributed Intelligent Systems: Collective Intelligence and Its Applications. pp. 195-200, https://doi.org/10.1109/DIS.2006.48López-Ortega, O., Ramírez-Hernández, M., 2007. A formal framework to integrate express data models in an extended enterprise context. Intelligent manufacturing 18, 371-381, https://doi.org/10.1007/s10845-007-0035-7Luther, M., 2008. Ontologies. In: Berndt, H. (Ed.), Towards 4G Technologies. Services with Initiative. John Wiley & Sons, Ltd., Chippenham, England, Ch. 7, pp. 141-164, https://doi.org/10.1002/9780470010334Noy, N. F., McGuinness, D., March 2001. Ontology development 101: A guide to creating your first ontology. [online] Knowledge Systems Laboratory, Stanford University, Stanford, CA, EE. UU. URL: http://www.ksl.stanford.edu/people/dlm/papers/ontology-tutorial-noy-mcguinness-abstract.htmlOunnar, F., Pujo, P., 2012. Pull control for job shop: holonic manufacturing system approach using multicriteria decision-making. Intelligent manufacturing 23 (1), 141-153, https://doi.org/10.1007/s10845-009-0288-4Raileanu, S., Borangiu, T., Radulescu, S., 2014. Towards an ontology for distributed manufacturing control. In: Borangiu, T., Trentesaux, D., Thomas, A. (Eds.), Service Orientation in Holonic and Multi-Agent Manufacturing and Robotics. Vol. 544 of Studies in Computational Intelligence. Springer International Publishing, Ch. Part II, pp. 97-109, https://doi.org/10.1007/978-3-319-04735-5Shen, W., Norrie, D. H., Barthès, A., 2001. Multi-agent systems for concurrent intelligent design and manufacturing. Taylor & Francis Group, NY, USA, Ch. 11, pp. 215-227. https://doi.org/10.4324/9780203305607Tarun, K. J., Bipradas, B., Soumen, P., Bijan, S., Jyotirmoy, S., 2013. Dynamic schedule execution in an agent based holonic manufacturing system. Manufacturing systems 32 (4), 801-816, https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2013.07.004Unland, R., 2015. Industrial agents. In: Leitao, P., Karnouskos, S. (Eds.), Industrial agents: Emerging application of software agents in industry. Elsevier Inc., Amsterdam, Netherlands, Ch. 2, pp. 23-44. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800341-1.00002-4Uschold, M., Gruninger, M., 1996. Ontologies: principles, methods ans applications. Knowledge Engineering Review 11 (2), 93-136, https://doi.org/10.1017/S0269888900007797Uschold, M., King, M., Moralee, S., Zorgios, Y., 1998. The enterprise ontology. The knowledge engineering review 13 (1), 31-89. https://doi.org/10.1017/S0269888998001088Wang, F., Xu, D., Tan, M., Wan, Z., 2005. A holonic architecture for reconfigurable manufacturing systems. IEEE International conference on industrial technology, 905-909. https://doi.org/10.1109/ICIT.2005.160076

Implementación de vehículo autónomo en entorno simulado

Estos últimos años ha habido un auge en el uso y desarrollo de vehículos de conducción autónoma. Cada año las empresas líderes en el sector presentan nuevos modelos, cada vez más avanzados tecnológicamente y lo que es más importante, más seguros. La mayoría de los accidentes de tráfico están causados por fallos del conductor. Los vehículos autónomos buscan eliminar ese factor humano y convertir las carreteras del mundo en vías mucho más seguras tanto para conductores como para peatones, así como convertir la conducción en una actividad mucho más cómoda. Este trabajo de fin de grado se basa en el desarrollo de un entorno simulado del Campus de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Carlos III de Madrid y del modelo de un vehículo autónomo para llevar a cabo una simulación en la que dicho vehículo circule sin problemas por el entorno del campus. Este trabajo tiene como objetivo desarrollar un controlador que funcione con el vehículo autónomo simulado y, en un futuro, con un vehículo autónomo físico propiedad de la Universidad Carlos III.In the recent years there has been a boom in the use and development of autonomous driving. Every year the leading companys in the sector feature new increasingly technologically advanced models and, more importantly, safer. Most of traffic accidents are caused by driver’s errors. Autonomous vehicles pursue to eliminate that human factor and make the world’s roads much safer tracks for drivers and pedestrians, as well as make driving a more confortable activity. This final project is based on the development of a simulated environment of the Campus of the Escuela Politécnica of the Universidad Carlos III de Madrid and of the model of an autonomous vehicle with the objetive of accomplish a simulation in which the vehicle runs around the campus environment without problems. This project aims to develop a controller that works with the simulated autonomous vehicle and, in a future, with a physical autonomous vehicle owned by the Universidad Carlos III.Ingeniería Informátic