Modelamiento de sistemas de control y sincronización de procesos basados en redes de petri

Los sistemas de eventos discretos están compuestos por elementos que manejan entidades discretas, es decir enumerables y diferenciables entre si (piezas, mensajes, archivos, etc.). Su funcionamiento esta caracterizado por una sucesión de estados estables delimitados por eventos que ocurren; generalmente, de manera asíncrona. Como ejemplos de estos sistemas, se observa los sistemas operativos de computadoras y los sistemas de manufactura y sus controladores. Para el análisis de sistemas ya existentes, diferentes pruebas que incluyen la simulación pueden aplicarse al modelo con el fin detectar problemas o bien para obtener información sobre el comportamiento del sistema o de una parte de él. La legibilidad del modelo y las técnicas de análisis dependen de la herramienta o formalismo adoptado, por lo que es importante una adecuada selección de este. Es importante también, tener en cuenta si un formalismo tiene desarrollados métodos que conduzcan a la implementación del sistema. Entre los formalismos que existen actualmente, se destacan las redes de Petri por sus características surgidas de su naturaleza grafica y su soporte matemático simple: con claridad en la descripción y facilidad para representar comportamientos complejos que incluyan secuencias, concurrencia, paralelismo, sincronizaciones e intercambios de información.Incluye bibliografí

Metaheurística basada en autómatas finitos y algoritmos genéticos para la optimización triobjetivo del problema de la gente viajero simétrico multiobjetivo

En la actualidad solo existe una metaheurística basada en Autómata Finito Determinista que permite modelar y describir un espacio de soluciones factibles para optimizar problemas combinatorios multi-objetivo tipo hard, llamada Metaheurística de Intercambio Determinista sobre Autómatas (MIDA). La tesis presentada a continuación se basa en MIDA tomando el espacio de soluciones factibles generado por este y realizando un cruzamiento basado en algoritmos genéticos. Se trata de un modelo para la optimización de problemas combinatorios tri-objetivo del tipo del Problema del Agente Viajero Simétrico Multi-objetivo, por medio de la implementación de una metaheurística basada en autómatas finitos y algoritmos genéticos (AGMIDA) y el análisis del comportamiento al cambiar las proporciones de pesos en las funciones objetivos del problema. Por último se contrastan los resultados obtenidos por AGMIDA con otras técnicas relacionadas con el tema, por medio del análisis de métricas e instancias de uso internacional que permiten comparar la efectividad de los métodos, en donde la modificación que se hace a MIDA por medio de AGMIDA permite obtener mejores resultados en contraste con las otras técnicas de impacto mundial.MaestríaMagister en Ingeniería Industria

Verificación formal del algoritmos de distribución de carga para procesamiento de datos independientes

Para verificar DLML se valida el cumplimiento de las propiedades propuestas y de dos nuevas propie-dades relacionadas a la implementación. Después de verificar el modelo de la versión original de DLML se proponen nuevas implementaciones de este distribuidor, donde se contemplan aspectos como la capacidad de los canales, la no dependencia en la granularidad de los datos y la disminución de la cantidad de mensajes (y con ello mejorar su rendimiento). La versión que muestra mejor rendimiento, nombrada DLML-híbrido, es verificada utilizando las mis-mas propiedades que se verificaron sobre la versión original de DLML. Además se realiza su implementación en lenguaje C-MPI en la que se incorpora el uso de memoria compartida e hilos de ejecución, aprovechan-do el surgimiento de las nuevas arquitectura multicore/multiprocesador ( donde se tiene más de un núcleo (procesador) por nodo). El trabajo de la presente tesis concluye mostrando una comparación de rendimiento de la versión DLML-híbrido con la versión original de DLML, para la cual se utilizaron aplicaciones que manejan datos de gra-nularidad diferente (fina y gruesa). En la comparación se efectúa al utilizar un cluster de 32 nodos de tipo multiprocesador (4 procesadores por nodo, teniendo un total de 128 procesadores). Para la aplicación de gra-nularidad fina DLML-híbrido presenta mejores tiempos de ejecución mientras más procesadores se utilizan. La versión DLML original para este caso obtiene mejores tiempos de ejecución con un número menor de procesadores y pierde eficiencia cuando el número de nodos aumenta. Para la aplicación de granularidad gruesa la versión DLML-híbrido siempre obtiene mejores tiempos de ejecución que la versión original.Los algoritmos de distribución de datos (carga) de procesamiento independiente proveen un conjunto de beneficios a las aplicaciones paralelas tales como: la minimización de su tiempo de ejecución, la maximi-zación de uso de los recursos, etc. Pero por su naturaleza paralela, la implementación de un algoritmo de distribución de datos es compleja lo que puede originar que no cumpla con las especificaciones para las que fue diseñado presentando problemas como: violación a la exclusión mutua, no terminación de la ejecución paralela, abrazos mortales, etc. En esta tesis de maestría, como primer etapa, se propone, modela y verifica formalmente una estructura básica que integra un algoritmo de distribución cíclico en una aplicación SPMD (Simple Program Multiple Data) de procesamiento de datos independientes. Para este proceso de verificación, auxiliándonos de la lógica temporal, se propone un conjunto de propiedades que reflejan un buen funcionamiento del sistema independientemente del algoritmo de distribución usado. La herramienta de verificación utilizada fue Spin, la cual aplica la técnica de verificación de model checking (un método que permite verificar algoritmos paralelos con un espacio de estados finito) y nos permite obtener un diagnóstico del cumplimiento de las propiedades. El sistema se modeló mediante el lenguaje promela utilizado por Spin, realizando la verificación de todas las propiedades especificadas. En la segunda etapa de este proyecto se propone un modelo promela para la verificación de la herramienta DLML (Data List Management Library) basándonos en la estructura propuesta en la primera etapa. DLML es una librería creada en el Laboratorio de Sistemas Distribuidos y Paralelos de la UAM-1 para distribuir la carga (datos) generada por las aplicaciones, de manera transparente para el programador

Modelo de simulación de la dinámica de covid-19 en Perú basado en autómatas celulares probabilísticos

La pandemia de COVID-19 se considera la mayor amenaza mundial debido a miles de infecciones confirmadas, acompañadas de muertes en todo el mundo y el Perú; estos eventos epidemiológicos provocados por el nuevo virus COVID-19 pueden provocar grandes pérdidas humanas y económicas; por tanto, gran parte del desarrollo de los modelos epidemiológicos se ha centrado en el uso de modelos matemáticos, estos modelos descuidan las características locales del proceso de propagación y no incluyen la susceptibilidad variable de los individuos; en ese sentido los autómatas celulares, pueden superar estos inconvenientes y son utilizados en varias investigaciones como un método alternativo eficiente para simular la propagación de una epidemia. El objetivo de este trabajo es desarrollar un modelo de simulación de la dinámica de COVID-19 en territorio peruano basado en autómatas celulares probabilísticos, considerando para esto como objetivos específicos analizar la dinámica de la pandemia, proponer un modelo basado en autómatas celulares probabilísticos y simular el comportamiento dinámico del sistema. La muestra fue definida por los casos de COVID-19 confirmados a través del MINSA. Se implementó un modelo basado en individuos con Autómatas Celulares probabilísticos con el que se pueda analizar y simular la dinámica de la pandemia COVID-19, así mismo el modelo epidemiológico desarrollado es el modelo SEIR, la implementación del modelo fue desarrollado con MATLAB. Se concluye que, el modelo implementado permite simular de forma sencilla el comportamiento dinámico del sistema epidemiológico de COVID-19 en el Perú, a través de la inclusión en el modelo del movimiento de individuos. La fortaleza de la implementación propuesta permite abarcar diversos problemas de variantes en la densidad poblacional. Los resultados así obtenidos presentan concordancia con los reportados por la bibliografía de referencia, resaltando que el marco propuesto proporciona amplias ventajas computacionales para modelar fenómenos no lineales de manera precisa

Modelado y validación formal de una topología SDN/OPENFLOW

RESUMEN: Las redes actuales están creciendo a una velocidad donde la administración se vuelve engorrosa y complicada al momento de operarlas, mantenerlas y asegurarlas. Es por esto que el concepto de administración de la red está cambiando a nivel mundial. Las redes definidas por software (SDN) se definen como el futuro de Internet al permitir separar el plano de control del plano de envío de los datos de la red, donde el plano de control, mediante un controlador basado en software, administra múltiples dispositivos de red asignándoles políticas definidas para el tratamiento de los flujos de datos. SDN es una arquitectura emergente que es dinámica y de bajo costo, siendo ideal para altos anchos de banda, dinámica natural de las aplicaciones actuales. El protocolo OpenFlow es el elemento fundamental y primer estándar para la implementación de soluciones SDN al hacer realidad la comunicación entre el equipo de red (Plano de datos) y el controlador SDN (Plano de control). El cambio de paradigma con SDN ha generado nuevos retos, siendo objeto de estudio de diferentes grupos de investigación alrededor del mundo en los últimos años. En particular, dada la relevancia que adquiere el controlador y el protocolo Openflow, la predicción de su desempeño ha generado alto interés investigativo. Las herramientas de modelamiento de sistemas dinámicos a eventos discretos (DEDS) son ampliamente utilizadas para realizar modelos de protocolos y dispositivos de telecomunicaciones, permitiendo analizar y comprender el detalle del comportamiento mediante simulación y validación formal y funcional

Especificación e implementación de transformaciones de modelos de software aplicando estándares

La comunidad informática ha buscado mejorar siempre la calidad de los procesos de desarrollo de software. Con el paso del tiempo ha tomado fuerza el concepto de desarrollo dirigido por modelos (MDD) que propone mejorar la calidad de los procesos con la idea de que el punto de partida del desarrollo sean los modelos y las transformaciones entre los mismos. En respuesta a ello el Object Management Group, a través de su iniciativa denominada Model Driven Architecture (MDA), ha elaborado una seria de estándares para impulsar el desarrollo dirigido por modelos, parte de ello es la definición de un lenguaje de transformaciones estándar el cual denominaron QVT. El objetivo de este trabajo es la realización de un repositorio de transformaciones de modelos de software el cual permitirá la difusión y expansión de dichas transformaciones que se encuentren publicadas en él. Las transformaciones que contendrá el repositorio se basaran en los estándares definidos por la OMG para tal fin. Las mismas estarán desarrolladas en leguaje QVT y resolverán problemas recurrentes presentes en la ingeniería de software.Facultad de Informátic

Especificación e implementación de transformaciones de modelos de software aplicando estándares

La comunidad informática ha buscado mejorar siempre la calidad de los procesos de desarrollo de software. Con el paso del tiempo ha tomado fuerza el concepto de desarrollo dirigido por modelos (MDD) que propone mejorar la calidad de los procesos con la idea de que el punto de partida del desarrollo sean los modelos y las transformaciones entre los mismos. En respuesta a ello el Object Management Group, a través de su iniciativa denominada Model Driven Architecture (MDA), ha elaborado una seria de estándares para impulsar el desarrollo dirigido por modelos, parte de ello es la definición de un lenguaje de transformaciones estándar el cual denominaron QVT. El objetivo de este trabajo es la realización de un repositorio de transformaciones de modelos de software el cual permitirá la difusión y expansión de dichas transformaciones que se encuentren publicadas en él. Las transformaciones que contendrá el repositorio se basaran en los estándares definidos por la OMG para tal fin. Las mismas estarán desarrolladas en leguaje QVT y resolverán problemas recurrentes presentes en la ingeniería de software.Facultad de Informátic

Especificación e implementación de transformaciones de modelos de software aplicando estándares

La comunidad informática ha buscado mejorar siempre la calidad de los procesos de desarrollo de software. Con el paso del tiempo ha tomado fuerza el concepto de desarrollo dirigido por modelos (MDD) que propone mejorar la calidad de los procesos con la idea de que el punto de partida del desarrollo sean los modelos y las transformaciones entre los mismos. En respuesta a ello el Object Management Group, a través de su iniciativa denominada Model Driven Architecture (MDA), ha elaborado una seria de estándares para impulsar el desarrollo dirigido por modelos, parte de ello es la definición de un lenguaje de transformaciones estándar el cual denominaron QVT. El objetivo de este trabajo es la realización de un repositorio de transformaciones de modelos de software el cual permitirá la difusión y expansión de dichas transformaciones que se encuentren publicadas en él. Las transformaciones que contendrá el repositorio se basaran en los estándares definidos por la OMG para tal fin. Las mismas estarán desarrolladas en leguaje QVT y resolverán problemas recurrentes presentes en la ingeniería de software.Facultad de Informátic

Metodología para el desarrollo de sistemas de extracción de concimiento en RNA

[Resumen] Las Redes de Neuronas Artificiales (RR,NN.AA.) son de fácil implementación y utilización, así como otras características que las hacen idóneas para resolver problemas en muchos campos, sin embargo muchos desarrolladores e investigadores evitan su uso porque se consideran "cajas negras", es decir, son sistemas donde a partir de una serie de entradas produce unas salidas de respuesta y el proceso o explicación de por qué produce esas salidas es desconocido. Hasta ahora se han utilizado diferentes técnicas de extracción de reglas a partir de RNA, pero en la gran mayoría de los casos aplicados exclusivamente a RR.NN.AA., multicapa genéricas o sobre ciertos algoritmos de entrenamiento de redes multicapa o recurrentes. Estas limitaciones son debidas a que son más fáciles de tratar los procesos de extracción sobre ciertas arquitecturas o sobre ciertos algoritmos de entrenamiento particulares. En esta tesis se propone una metodología para la obtención del conocimiento de las RR.NN.AA., independientemente de su arquitectura: multicapa o recurrente. En cuanto a las RR.NN.AA., recurrentes la extracción de reglas se complica de forma exponencial debido a que intervienen estados pasados en las activaciones de las neuronas, y su capacidad de conocimiento distribuido es considerablemente muy superior a las RR.NN.AA., multicapa puesto que no existen restricciones en la conectividad entre neuronas. En esta tesis se aplica la Programación Genética (PG) para la extracción del conocimiento de las RR.NN.AA. La utilización de la PG conlleva la ventaja de que la forma de representación y estructuración de la información se realiza mediante un árbol semántico. Esta representación en árbol es la forma natural de representación de una regla simbólica