Proceedings of the 1st Doctoral Consortium at the European Conference on Artificial Intelligence (DC-ECAI 2020)

1st Doctoral Consortium at the European Conference on Artificial Intelligence (DC-ECAI 2020), 29-30 August, 2020 Santiago de Compostela, SpainThe DC-ECAI 2020 provides a unique opportunity for PhD students, who are close to finishing their doctorate research, to interact with experienced researchers in the field. Senior members of the community are assigned as mentors for each group of students based on the student’s research or similarity of research interests. The DC-ECAI 2020, which is held virtually this year, allows students from all over the world to present their research and discuss their ongoing research and career plans with their mentor, to do networking with other participants, and to receive training and mentoring about career planning and career option

Verified multi-robot planning under uncertainty

Multi-robot systems are being increasingly deployed to solve real-world problems, from warehouses to autonomous fleets for logistics, from hospitals to nuclear power plants and emergency search and rescue scenarios. These systems often need to operate in uncertain environments which can lead to robot failure, uncertain action durations or the inability to complete assigned tasks. In many scenarios, the safety or reliability of these systems is critical to their deployment. Therefore there is a need for robust multi-robot planning solutions that offer guarantees on the performance of the robot team. In this thesis we develop techniques for robust multi-robot task allocation and planning under uncertainty by building on techniques from formal verification. We present three algorithms that solve the problem of task allocation and planning for a multi-robot team operating under uncertainty. These algorithms are able to calculate the expected maximum number of tasks the multi-robot team can achieve, considering the possibility of robot failure. They are also able to reallocate tasks when robots fail. We formalise the problem of task allocation and robust planning for a multi-robot team using Linear Temporal Logic to specify the team's mission and Markov decision processes to model the robots. Our first solution method is a sampling based approach to simultaneous task allocation and planning. Our second solution method separates task allocation and planning for the same problem using auctioning for the former. Our final solution lies midway between the first two using simultaneous task allocation and planning in a sequential team model. We evaluate all solution approaches extensively using a set of tests inspired by existing benchmarks in related fields with a focus on scalability

Component-based control system development for agile manufacturing machine systems

It is now a common sense that manufactures including machine suppliers and system integrators of the 21 st century will need to compete on global marketplaces, which are frequently shifting and fragmenting, with new technologies continuously emerging. Future production machines and manufacturing systems need to offer the "agility" required in providing responsiveness to product changes and the ability to reconfigure. The primary aim for this research is to advance studies in machine control system design, in the context of the European project VIR-ENG - "Integrated Design, Simulation and Distributed Control of Agile Modular Machinery"

Deep neural networks in the cloud: Review, applications, challenges and research directions

Deep neural networks (DNNs) are currently being deployed as machine learning technology in a wide range of important real-world applications. DNNs consist of a huge number of parameters that require millions of floating-point operations (FLOPs) to be executed both in learning and prediction modes. A more effective method is to implement DNNs in a cloud computing system equipped with centralized servers and data storage sub-systems with high-speed and high-performance computing capabilities. This paper presents an up-to-date survey on current state-of-the-art deployed DNNs for cloud computing. Various DNN complexities associated with different architectures are presented and discussed alongside the necessities of using cloud computing. We also present an extensive overview of different cloud computing platforms for the deployment of DNNs and discuss them in detail. Moreover, DNN applications already deployed in cloud computing systems are reviewed to demonstrate the advantages of using cloud computing for DNNs. The paper emphasizes the challenges of deploying DNNs in cloud computing systems and provides guidance on enhancing current and new deployments.The EGIA project (KK-2022/00119The Consolidated Research Group MATHMODE (IT1456-22

Declarative techniques for modeling and mining business processes..

Organisaties worden vandaag de dag geconfronteerd met een schijnbare tegenstelling. Hoewel ze aan de ene kant veel geld geïnvesteerd hebben in informatiesystemen die hun bedrijfsprocessen automatiseren, lijken ze hierdoor minder in staat om een goed inzicht te krijgen in het verloop van deze processen. Een gebrekkig inzicht in de bedrijfsprocessen bedreigt hun flexibiliteit en conformiteit. Flexibiliteit is belangrijk, omdat organisaties door continu wijzigende marktomstandigheden gedwongen worden hun bedrijfsprocessen snel en soepel aan te passen. Daarnaast moeten organisaties ook kunnen garanderen dan hun bedrijfsvoering conform is aan de wetten, richtlijnen, en normen die hun opgelegd worden. Schandalen zoals de recent aan het licht gekomen fraude bij de Franse bank Société Générale toont het belang aan van conformiteit en flexibiliteit. Door het afleveren van valse bewijsstukken en het omzeilen van vaste controlemomenten, kon één effectenhandelaar een risicoloze arbitragehandel op prijsverschillen in futures omtoveren tot een risicovolle, speculatieve handel in deze financiële derivaten. De niet-ingedekte, niet-geautoriseerde posities bleven lange tijd verborgen door een gebrekkige interne controle, en tekortkomingen in de IT beveiliging en toegangscontrole. Om deze fraude in de toekomst te voorkomen, is het in de eerste plaats noodzakelijk om inzicht te verkrijgen in de operationele processen van de bank en de hieraan gerelateerde controleprocessen. In deze tekst behandelen we twee benaderingen die gebruikt kunnen worden om het inzicht in de bedrijfsprocessen te verhogen: procesmodellering en procesontginning. In het onderzoek is getracht technieken te ontwikkelen voor procesmodellering en procesontginning die declaratief zijn. Procesmodellering process modeling is de manuele constructie van een formeel model dat een relevant aspect van een bedrijfsproces beschrijft op basis van informatie die grotendeels verworven is uit interviews. Procesmodellen moeten adequate informatie te verschaffen over de bedrijfsprocessen om zinvol te kunnen worden gebruikt bij hun ontwerp, implementatie, uitvoering, en analyse. De uitdaging bestaat erin om nieuwe talen voor procesmodellering te ontwikkelen die adequate informatie verschaffen om deze doelstelling realiseren. Declaratieve procestalen maken de informatie omtrent bedrijfsbekommernissen expliciet. We karakteriseren en motiveren declaratieve procestalen, en nemen we een aantal bestaande technieken onder de loep. Voorts introduceren we een veralgemenend raamwerk voor declaratieve procesmodellering waarbinnen bestaande procestalen gepositioneerd kunnen worden. Dit raamwerk heet het EM-BrA�CE raamwerk, en staat voor `Enterprise Modeling using Business Rules, Agents, Activities, Concepts and Events'. Het bestaat uit een formele ontolgie en een formeel uitvoeringsmodel. Dit raamwerk legt de ontologische basis voor de talen en technieken die verder in het doctoraat ontwikkeld worden. Procesontginning process mining is de automatische constructie van een procesmodel op basis van de zogenaamde event logs uit informatiesystemen. Vandaag de dag worden heel wat processen door informatiesystemen in event logs geregistreerd. In event logs vindt men in chronologische volgorde terug wie, wanneer, welke activiteit verricht heeft. De analyse van event logs kan een accuraat beeld opleveren van wat er zich in werkelijkheid afspeelt binnen een organisatie. Om bruikbaar te zijn, moeten de ontgonnen procesmodellen voldoen aan criteria zoals accuraatheid, verstaanbaarheid, en justifieerbaarheid. Bestaande technieken voor procesontginning focussen vooral op het eerste criterium: accuraatheid. Declaratieve technieken voor procesontginning richten zich ook op de verstaanbaarheid en justifieerbaarheid van de ontgonnen modellen. Declaratieve technieken voor procesontginning zijn meer verstaanbaar omdat ze pogen procesmodellen voor te stellen aan de hand van declaratieve voorstellingsvormen. Daarenboven verhogen declaratieve technieken de justifieerbaarheid van de ontgonnen modellen. Dit komt omdat deze technieken toelaten de apriori kennis, inductieve bias, en taal bias van een leeralgoritme in te stellen. Inductief logisch programmeren (ILP) is een leertechniek die inherent declaratief is. In de tekst tonen we hoe proces mining voorgesteld kan worden als een ILP classificatieprobleem, dat de logische voorwaarden leert waaronder gebeurtenis plaats vindt (positief event) of niet plaatsvindt (een negatief event). Vele event logs bevatten van nature geen negatieve events die aangeven dat een bepaalde activiteit niet kon plaatsvinden. Om aan dit probleem tegemoet te komen, beschrijven we een techniek om artificiële negatieve events te genereren, genaamd AGNEs (process discovery by Artificially Generated Negative Events). De generatie van artificiële negatieve events komt neer op een configureerbare inductieve bias. De AGNEs techniek is geïmplementeerd als een mining plugin in het ProM raamwerk. Door process discovery voor te stellen als een eerste-orde classificatieprobleem op event logs met artificiële negatieve events, kunnen de traditionele metrieken voor het kwantificeren van precisie (precision) en volledigheid (recall) toegepast worden voor het kwantificeren van de precisie en volledigheid van een procesmodel ten opzicht van een event log. In de tekst stellen we twee nieuwe metrieken voor. Deze nieuwe metrieken, in combinatie met bestaande metrieken, werden gebruikt voor een uitgebreide evaluatie van de AGNEs techniek voor process discovery in zowel een experimentele als een praktijkopstelling.

Combating state explosion in the detection of dynamic properties of distributed computations

In the context of asynchronous distributed systems, many important applications depend on the ability to check that all observations of the execution of a distributed program, or distributed computation, satisfy a desired (or undesired) temporal evolution of states, or dynamic property. Examples include the implementation of distributed algorithms, automated testing via oracles, debugging, and building fault-tolerant applications through exception detection and handling. When a distributed program exhibits a high degree of concurrency, the number of possible observations of an execution can grow exponentially, quickly leading to an explosion in the amount of space and time required to check a dynamic property. In the worst case, detection of such properties may be defeated. This is the run-time counterpart of the well-known state explosion problem studied in model checking. In this thesis, we study the problem of state explosion as it arises in the detection of dynamic properties. In particular, we consider the potential of applying well-known techniques for dealing with state explosion from model checking to the case of dynamic property detection. Significant semantic similarities between the two problems means that there is great potential for deriving techniques for dealing with state explosion in dynamic property detection based on existing model checking techniques. However, differences between the contexts in which model checking and dynamic property detection take place mean that not all approaches to dealing with state explosion in model checking may carryover to the run-time case. We investigate these similarities and differences and provide the development and analysis of two approaches for combating state explosion in dynamic property detection based on model checking methods: on-the-fly automata theoretic model checking, and partial order reduction.EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo