From Space and Time to a Deeper Reality as a Possible Way to Solve Global Problems

To deal with global problems we suggest to consider complex systems not in space and time, but in a possible deeper reality, i.e., the hierarchical network of prime integer relations. Encoded by arithmetic through the self-organization processes the hierarchical network appears as the mathematical structure of one harmonious and interconnected whole. Remarkably, the holistic nature of the hierarchical network allows to formulate a single universal objective of a complex system defined in terms of the integration principle. We propose that by the realization of the integration principle the Earth system could be transformed to become an integrated part of a larger system with more capacity and energy to sustain life. Significantly, based on integers and controlled by arithmetic only the hierarchical network has a unique potential to provide an irreducible common ground fully trusted by different parties and helping to reveal a higher collective purpose.Comment: 5 pages, to be presented at the Eighth International Conference on Complex Systems, Boston, June 26 - July 1, 201

Human control strategies for multi-robot teams

Expanding human span of control over teams of robots presents an obstacle to the wider deployment of robots for practical tasks in a variety of areas. One difficulty is that many different types of human interactions may be necessary to maintain and control a robot team. We have developed a taxonomy of human-robot tasks based on complexity of control that helps explicate the forms of control likely to be needed and the demands they pose to human operators. In this paper we use research from two of these areas to illustrate our taxonomy and its utility in characterizing and improving human-robot interaction

On Possible Implications of Self-Organization Processes through Transformation of Laws of Arithmetic into Laws of Space and Time

In the paper we present results based on the description of complex systems in terms of self-organization processes of prime integer relations. Realized through the unity of two equivalent forms, i.e., arithmetical and geometrical, the description allows to transform the laws of a complex system in terms of arithmetic into the laws of the system in terms of space and time. Possible implications of the results are discussed.Comment: 26 pages, 4 figure

Optimal Guidance of a Relay Aircraft to Extend Small Unmanned Aircraft Range

This paper developed guidance laws to optimally and autonomously position a relay Micro Aerial Vehicle (MAV) to provide an operator with real-time Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance (ISR) by relaying communication and video signals from a rover MAV to the base, thus extending the rover\u27s reach. The ISR system is comprised of two MAVs, the Relay and the Rover, and a Base. The Relay strives to position itself so as to minimize the radio frequency (RF) power required for maintaining communications between the Rover and the Base, while the Rover performs the ISR mission, which may maximize the required RF power. The optimal control of the Relay MAV then entails the solution of a differential game. Applying Pontryagin\u27s Maximum Principle yields a standard, albeit nonlinear, Two-Point Boundary Value Problem (TPBVP). Suboptimal solutions are first obtained as an aid in solving the TPBVP which yields the solution of the differential game. One suboptimal approach is based upon the geometry of the ISR system: The midpoint between the Rover and the Base is the ideal location which minimizes the RF power required, so the Relay heads toward that point—assuming that the Rover is stationary. At the same time, to maximize the rate of required RF power, the Rover moves in the opposite direction of the Relay—assuming the Relay is stationary. These are optimal strategies in the end-game, but it is suboptimal to use them throughout the game. Another suboptimal approach investigated envisions the Rover to remain stationary and solves for the optimal path for the Relay to minimize the RF power requirement. This one-sided optimization problem is analyzed using a Matlab-based optimization program, GPOCS, which uses the Gauss pseudospectral method of discretization. The results from GPOCS corroborated with the geometry-based suboptimal Relay strategy of heading straight toward the midpoint between the Rover and the Base. The suboptimal solutions are readily implementable for real-time operation and are used to facilitate the solutions of the TPBVP

Ouvrages reçus

Gabor Maksay, Yves Pigneur, « Modéliser par l’exemple. Pratique des tableurs et des bases de données », Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR), Lausanne, 2008 L’utilisation des tableurs et des gestionnaires de bases de données est aujourd’hui courante. Au-delà de l’utilisation simple qui en est souvent faite, les tableurs peuvent se révéler des outils performants permettant de résoudre de nombreux problèmes. C’est afin d’aider le lecteur à maîtriser ces outils que les auteur..

Ouvrages reçus

Gabor Maksay, Yves Pigneur, « Modéliser par l’exemple. Pratique des tableurs et des bases de données », Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR), Lausanne, 2008 L’utilisation des tableurs et des gestionnaires de bases de données est aujourd’hui courante. Au-delà de l’utilisation simple qui en est souvent faite, les tableurs peuvent se révéler des outils performants permettant de résoudre de nombreux problèmes. C’est afin d’aider le lecteur à maîtriser ces outils que les auteur..

Cooperative Control And Advanced Management Of Distributed Generators In A Smart Grid

Smart grid is more than just the smart meters. The future smart grids are expected to include a high penetration of distributed generations (DGs), most of which will consist of renewable energy sources, such as solar or wind energy. It is believed that the high penetration of DGs will result in the reduction of power losses, voltage profile improvement, meeting future load demand, and optimizing the use of non-conventional energy sources. However, more serious problems will arise if a decent control mechanism is not exploited. An improperly managed high PV penetration may cause voltage profile disturbance, conflict with conventional network protection devices, interfere with transformer tap changers, and as a result, cause network instability. Indeed, it is feasible to organize DGs in a microgrid structure which will be connected to the main grid through a point of common coupling (PCC). Microgrids are natural innovation zones for the smart grid because of their scalability and flexibility. A proper organization and control of the interaction between the microgrid and the smartgrid is a challenge. Cooperative control makes it possible to organize different agents in a networked system to act as a group and realize the designated objectives. Cooperative control has been already applied to the autonomous vehicles and this work investigates its application in controlling the DGs in a micro grid. The microgrid power objectives are set by a higher level control and the application of the cooperative control makes it possible for the DGs to utilize a low bandwidth communication network and realize the objectives. Initially, the basics of the application of the DGs cooperative control are formulated. This includes organizing all the DGs of a microgrid to satisfy an active and a reactive power objective. Then, the cooperative control is further developed by the introduction of clustering DGs into several groups to satisfy multiple power objectives. Then, the cooperative distribution optimization is introduced iii to optimally dispatch the reactive power of the DGs to realize a unified microgrid voltage profile and minimize the losses. This distributed optimization is a gradient based technique and it is shown that when the communication is down, it reduces to a form of droop. However, this gradient based droop exhibits a superior performance in the transient response, by eliminating the overshoots caused by the conventional droop. Meanwhile, the interaction between each microgrid and the main grid can be formulated as a Stackelberg game. The main grid as the leader, by offering proper energy price to the micro grid, minimizes its cost and secures the power. This not only optimizes the economical interests of both sides, the microgrids and the main grid, but also yields an improved power flow and shaves the peak power. As such, a smartgrid may treat microgrids as individually dispatchable loads or generators

Energy-Efficient Indoor Search by Swarms of Simulated Flying Robots Without Global Information

Swarms of flying robots are a promising alternative to ground-based robots for search in indoor environments with advantages such as increased speed and the ability to fly above obstacles. However, there are numerous problems that must be surmounted including limitations in available sensory and on-board processing capabilities, and low flight endurance. This paper introduces a novel strategy to coordinate a swarm of flying robots for indoor exploration that significantly increases energy efficiency. The presented algorithm is fully distributed and scalable. It relies solely on local sensing and low-bandwidth communication, and does not require absolute positioning, localisation, or explicit world-models. It assumes that flying robots can temporarily attach to the ceiling, or land on the ground for efficient surveillance over extended periods of time. To further reduce energy consumption, the swarm is incrementally deployed by launching one robot at a time. Extensive simulation experiments demonstrate that increasing the time between consecutive robot launches significantly lowers energy consumption by reducing total swarm flight time, while also decreasing collision probability. As a trade-off, however, the search time increases with increased inter-launch periods. These effects are stronger in more complex environments. The proposed localisation-free strategy provides an energy efficient search behaviour adaptable to different environments or timing constraints

Aerial collective systems

Deployment of multiple flying robots has attracted the interest of several research groups in the recent times both because such a feat represents many interesting scientific challenges and because aerial collective systems have a huge potential in terms of applications. By working together, multiple robots can perform a given task quicker or more efficiently than a single system. Furthermore, multiple robots can share computing, sensing and communication payloads thus leading to lighter robots that could be safer than a larger system, easier to transport and even disposable in some cases. Deploying a fleet of unmanned aerial vehicles instead of a single aircraft allows rapid coverage of a relatively larger area or volume. Collaborating airborne agents can help each other by relaying communication or by providing navigation means to their neighbours. Flying in formation provides an effective way of decongesting the airspace. Aerial swarms also have an enormous artistic potential because they allow creating physical 3D structures that can dynamically change their shape over time. However, the challenges to actually build and control aerial swarms are numerous. First of all, a flying platform is often more complicated to engineer than a terrestrial robot because of the inherent weight constraints and the absence of mechanical link with any inertial frame that could provide mechanical stability and state reference. In the first section of this chapter, we therefore review this challenges and provide pointers to state-of-the-art methods to solve them. Then as soon as flying robots need to interact with each other, all sorts of problems arise such as wireless communication from and to rapidly moving objects and relative positioning. The aim of section 3 is therefore to review possible approaches to technically enable coordination among flying systems. Finally, section 4 tackles the challenge of designing individual controllers that enable a coherent behavior at the level of the swarm. This challenge is made even more difficult with flying robots because of their 3D nature and their motion constraints that are often related to the specific architectures of the underlying physical platforms. In this third section is complementary to the rest of this book as it focusses only on methods that have been designed for aerial collective systems

Лінгвопрагматичні параметри мовленнєвого жанру «монографія» в англійській мові (на матеріалі текстів з інформаційних технологій)

У дисертації здійснено інтегрований аналіз лінгвопрагматичних параметрів мовленнєвого жанру «монографія» на матеріалі англійськомовних текстів з інформаційних технологій. З лінгвістичного погляду дослідження цього жанру є надзвичайно актуальним, оскільки в наш час монографії займають провідне місце серед інших мовленнєвих жанрів, слугуючи засобом презентації та обміну фундаментальних спеціальних наукових знань різних галузей науки і техніки. Наукова новизна дисертаційної праці полягає в тому, що в ній уперше розглянуто семантичні та стилістичні властивості мовних та мовленнєвих одиниць у текстах жанру «монографія»; здійснено систематизацію мовних одиниць монографій за тематикою, словотвірною структурою, стилістичною та функціональною маркованістю; виявлено семантико-прагматичну спрямованість аналізованих засобів мови в монографічних текстах; виділено комунікативні стратегії і тактики в межах прагматики досліджуваних текстів; описано прагматичний потенціал англійськомовних монографій з інформаційних технологій. На засадах проаналізованих та узагальнених теоретичних праць науковців у галузі лінгвістики встановлено, що специфіка наукових текстів монографій зумовлена, перш за все, їх функціонально-прагматичним призначенням. З одного боку, вони служать засобом зберігання та передавання у вербальній формі наукових знань про найновіші здобутки досліджень, результату пізнавального досвіду (як практичного, так і теоретичного), фіксують картину світу з позицій науки сфери інформаційних технологій через опис основних категорій, концептів та понять цієї науки, розкривають існуючі між ними різні типи зв’язків і взаємовідношень, сприяють збагаченню і розвитку наукових знань цієї галузі. З іншого боку, вони мають переконати читача в достовірності здобутих і викладених автором наукових знань, у ґрунтовності тлумачення автором сутності наукових понять, в об’єктивності його власної позиції та в істинності встановлюваних ним закономірностей. Зважаючи на це, були виділені найсуттєвіші властивості монографії: дискурсивність, дискретність, усталеність, діалогічність, точність, логічність, абстрактність і узагальненість. У науковій праці розглянуто семантичні і стилістичні властивості термінологічних мовних одиниць в англійськомовних наукових монографіях з інформаційних технологій. Вони визначаються з огляду на: а) семантичні відношення між ними; б) їхню тематику; в) словотвірну структуру; г) стилістичне забарвлення та функціональні особливості. З’ясовано, що семантичні відношення в текстах монографій актуалізовано синонімічними, меронімічними та гіпонімічними рядами, антонімічними опозиціями, а також полісемічними та омонімічними відношеннями мовних одиниць терміносистеми англійської мови сфери інформаційних технологій. Здійснено класифікацію мовних одиниць за тематикою, що свідчить про системну організацію термінології в англійськомовних наукових монографіях. Різноплановість мовних одиниць, що функціонують у текстах монографій, дала змогу в різних кількісних співвідношеннях виділити вісім тематичних груп: «Мережі», «Програмне забезпечення», «Програмування», «Апаратні засоби», «Інформаційна безпека та захист інформації», «Телекомунікація та мобільний зв’язок», «Види комп’ютерів», «Послуги за участі інформаційних технологій». Найчисельнішими виявилися такі групи: «Мережі», «Програмне забезпечення» та «Програмування», в їхніх межах виділено тематичні підгрупи. Найменш чисельними є тематичні групи на позначення видів комп’ютерів та послуг, що здійснюються за участі інформаційних технологій. Як засвідчив аналіз, відношення всередині тематичних груп можуть бути взаємодоповнювальними, уточнювальними, а зв’язки між групами можуть здійснюватися або шляхом зіткнення всього кола значень однієї групи з колом значень інших груп, або за допомогою різноманітних семантичних зв’язків одного члена групи зі словами, що не входять до цієї групи. Утворення термінологічних одиниць сфери інформаційних технологій, які репрезентуються у текстах монографій здійснюється традиційними словотворчими способами англійської мови: афіксацією, словоскладанням та скороченням. Відповідно до цього виокремлено кореневі, афіксальні, складні слова, усічення, абревіатури та телескопізми, а також дво-, три- та чотирикомпонентні терміни-словосполучення. Афіксальні терміни представлені мовними одиницями, що утворені за допомогою приєднання до їхньої твірної основи префіксів та суфіксів. Серед афіксальних термінів переважають суфіксальні лексеми. Найпродуктивнішими є три групи суфіксів, які утворюють переважну більшість термінів сфери інформаційних технологій в аналізованих монографіях: -ion/-tion/-sion; -er/or; -ing. Найпродуктивнішими префіксальними засобами творення лексики англійськомовних монографій є префікси tele-, multi-, cyber-. За структурною типологією англійськомовні складні слова сфери інформаційних технологій розподілені на: лексеми, що складаються з простих основ; композити, в яких хоча б один компонент є афіксальним дериватом; лексичні одиниці, в яких один із компонентів є скороченням; складні слова, в яких один із компонентів є композитом. Скорочені слова представлені усіченнями, абревіатурами та телескопізмами. Високопродуктивними серед них виявилися абревіатури, що пояснюємо специфікою підмови інформаційних технологій, потребою компресії та економії мовних зусиль при передаванні та сприйнятті великої кількості інформації в комунікативному просторі. Серед термінів-словосполучень найчисельнішими є двокомпонентні лексичні одиниці, створені за такими моделями: N+N, Adj.+N, Part.I+N, Part.II+N, N+PartI, Abb.+N, N+Abb., Num.+N. Трикомпонентні та чотирикомпонентні мовні одиниці складають порівняно меншу кількість в аналізованих монографіях. Дослідження лінгвопрагматичних параметрів мовленнєвого жанру «монографія» здійснено шляхом розгляду прагматики, що орієнтована на прагматику текстів монографій з інформаційних технологій та прагматику їхніх мовних засобів. Виявлено, що прагматику текстів англійськомовних монографій з інформаційних технологій визначають такі її складові: наявність адресанта і адресата; прагматична настанова тексту (інтенція); прагматичний зміст; прагматичний ефект. Ці складники діють не ізольовано, а доповнюють один одного, формуючи ланцюг взаємозв’язаних компонентів. У межах прагматики текстів англійськомовних монографій з інформаційних технологій виділено три основні комунікативні стратегії: інформаційноаргументативна стратегія, стратегія адресованості, стратегія толерантності. Кожна з них реалізується у відповідних комунікативних тактиках. Інформаційноаргументативна стратегія реалізована у таких тактиках, як «передавання інформації», «апеляція до фонових знань», «розширення інформації», «конкретизація інформації», «узагальнення», «доповнення», «наведення прикладу», «пояснення». Стратегія адресованості реалізується у «контактоустановлювальній» тактиці та тактиці «привертання уваги читача». Стратегія толерантності реалізується у таких тактиках, як «діалогізація міркування», «погодження з думками інших авторів та визнання їхніх досягнень», «вираження вдячності». Представлена типологія комунікативних стратегій і тактик англійськомовних монографій з інформаційних технологій свідчить про те, що в досліджуваних творах вони націлені насамперед на презентацію і передавання спеціальних наукових знань адресатові (читачеві). Доказом цього є постійно застосовувана авторами монографій інформаційно-аргументативна стратегія, реалізована у великій кількості комунікативних тактик. Прагматика мови наукових монографій визначається їхніми першочерговими властивостями, до яких належать цілеспрямованість і прагматична настанова, адже при їх створенні на перший план висувається завдання переконати читача в достовірності авторських суджень і висновків, змінити його погляди на предмет дослідження, формувати у нього ставлення, оцінки, думки, адекватні поглядам відправника тексту. Такий прагматичний намір адресанта здійснюється за допомогою прагматичних мовних засобів. В англійськомовних монографіях з інформаційних технологій прагматичні елементи є складниками семантичної структури слів, словосполучень і речень. Серед лексичних одиниць виділено: слова з інтенсіональними (їх найбільше), емотивними та імплікаціональними прагматичними компонентами. У прагматику словосполучення входять номінативний, емотивний, оцінний і прагматичний компоненти. Аналіз прагматичного потенціалу речень засвідчив, що для англійськомовних наукових монографій з інформаційних технологій характерним і найчастіше вживаним є такий прагматичний тип речення, як репрезентатив та констатив, трапляються поодинокі речення-квеситиви або питальні речення. У залежності від виконуваних функцій прагматично марковані мовні одиниці, вживані в текстах англійськомовних монографій з інформаційних технологій, поділяються на номінативні, інформувальні, оцінні, експресивні, дефінітивні, уточнювальні, пояснювальні, спонукальні. Перспективи дослідження полягають у глибшому дослідженні прагматичного потенціалу жанрів інших технічних наук, прагматичних можливостей мовних одиниць та їх взаємозв’язків з іншими компонентами семантичної структури слова. Перспективним напрямком подальших студій може стати дослідження лінгвопрагматичних та лінгвокогнітивних параметрів інших жанрів англійськомовних наукових творів, висвітлення синергії вербальних і невербальних одиниць у складі текстів науково-технічного та науковопопулярного характеру