Biodiversity beyond species census: assessing organisms' traits and functional attributes using computer vision

César Herrera studied the functions of intertidal crabs in estuarine mudflats in Townsville. He developed a novel workflow and software that use computer vision to monitor crab movement and behaviour. His analytical framework is more effective than traditional sampling techniques, and it will help ecologists to gather more and better ecological information on crabs

Інформаційна система з підтримки дослідження задачі складання маршрутів БПЛА з рухомою базою обслуговування

Магістерська дисертація: 102 с., 23 рис., 37 табл., 9 додатків, 49 джерел. Актуальність. Особливий інтерес до планування маршруту БПЛА виявляють військові відомства різних країн. Крім того БПЛА активно використовуються в цивільній сфері, тож обрана тема є актуальною на поточний момент. Метою роботи є розробка алгоритмів для дослідження задачі складання маршрутів БПЛА з рухомою базою обслуговування та дослідження їх ефективності. Об’єктом дослідження знаходження маршрутів БПЛА для задачі, а предмет дослідження – методи знаходження маршрутів. Завдання дослідження: провести аналіз предметної області; сформулювати математичну модель досліджуваної задачі; провести аналіз методів розв’язання задачі; розробити алгоритми розв’язання досліджуваної задачі; розробити інформаційну систему з підтримки проведення досліджень ефективності розроблених алгоритмів; провести аналіз результатів експериментів. Наукова новизна отриманих результатів полягає в розробці нових алгоритмів вирішення поставлених завдань. Практичне значення одержаних результатів. Розроблені алгоритми можна використовувати в системах складання маршрутів БПЛА, що працюють в реальних умовах.Master's thesis: 102 pages, 23 figures, 37 tables, 9 appendices, 49 sources. Topicality. The military departments of various countries show special interest in planning the UAV route. In addition, UAVs are actively used in the civilian sphere, so the chosen topic is relevant at the current moment. The purpose of the work is the development of algorithms for the study of the task of constructing UAV routes with a mobile service base and the study of their effectiveness. The object of research is finding UAV routes for the task, and the subject of research is route finding methods. Objectives of the study: conduct an analysis of the subject area; formulate a mathematical model of the researched problem; conduct an analysis of problem solving methods; develop algorithms for solving the researched problem; develop an information system to support conducting research on the effectiveness of the developed algorithms; analyze the results of experiments. The scientific novelty of the obtained results lies in the development of new algorithms for solving the tasks. Practical significance of the obtained results. The developed algorithms can be used in UAV route planning systems operating in real conditions

Swarm Intelligence

Swarm Intelligence has emerged as one of the most studied artificial intelligence branches during the last decade, constituting the fastest growing stream in the bio-inspired computation community. A clear trend can be deduced analyzing some of the most renowned scientific databases available, showing that the interest aroused by this branch has increased at a notable pace in the last years. This book describes the prominent theories and recent developments of Swarm Intelligence methods, and their application in all fields covered by engineering. This book unleashes a great opportunity for researchers, lecturers, and practitioners interested in Swarm Intelligence, optimization problems, and artificial intelligence

Оптимізація маршрутів групи безпілотних авіаційних систем

Магістерська дисертація: 97 с., 17 рис., 35 табл., 1 додаток, 66 джерел. Актуальність: Безпілотні авіаційні системи (БАС), зокрема безпілотні літальні апарати (БПЛА) набувають все більш широкого застосування. Широкий функціонал БАС і збільшення їх доступності, приводить до розширення сфери використання. Сьогодні БАС використовуються для аудиту земель, боротьби з браконьєрами, моніторингу і контролю сільськогосподарських угідь, за кордоном набуває популярності доставка товарів дронами. Особливо важливим є використання БАС у військовій сфері для проведення тактичної або стратегічної розвідки, оскільки дозволяє армії не ризикувати особовим складом. Часто під час військової операції використовується група БАС. При використанні групи БАС важливо попередньо спланувати маршрут, оскільки противники навмисно можуть створювати перешкоди (приглушення радіозв'язку), що унеможливлюють керування у реальному часі. У дисертації розглянуто планування маршруту групи БАС з використанням рухомих платформ для пуску БПЛА, це є особливо актуальним сьогодні, оскільки агентство передових оборонних дослідницьких проектів США (DARPA) запустило програму Gremlins, що передбачає запуск груп БПЛА з існуючих великих літальних апаратів, таких як бомбардувальники або транспортні літаки, а також з винищувачів, нерухомих платформ буксирування. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась на філії кафедри автоматизованих систем обробки інформації та управління Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського» у рамках науково-дослідницької теми Інституту кібернетики ім. В. М. Глушкова НАН України ВФ.180.11 «Розробити математичний апарат, орієнтований на створення інтелектуальних інформаційних технологій розв'язування проблем комбінаторної оптимізації та інформаційної безпеки» (2017-2021 рр.), що виконується за Постановою бюро Відділення інформатики НАН України від 23.06.2016 р. № 2. Мета дослідження – мінімізація затрат при виконанні поставлених завдань групою БАС, що діють як команда, шляхом оптимізації їх маршрутів. Для досягнення цієї мети необхідно виконати наступні завдання: − виконати огляд відомих задач маршрутизації БПЛА, а також алгоритмів комбінаторної оптимізації, які застосовуються для їх розв’язання; − виконати формалізацію задачі планування маршруту групи БАС з використанням рухомих платформ для пуску БПЛА; − розробити програмну реалізацію алгоритмів комбінаторної оптимізації для планування маршруту; − провести дослідження запропонованих алгоритмів шляхом проведення обчислювальних експериментів. Об’єкт дослідження – функціонування групи БАС при виконанні поставлених завдань. Предмет дослідження – планування маршрутів груп БАС з можливістю використанням рухомих платформ для пуску та приземлення БАС, зокрема БПЛА. Наукова новизна одержаних результатів полягає в розробці математичної моделі та алгоритмів розв'язування проблем оптимізації маршрутів групи БАС, а також реалізації розробленого математичного апарату у вигляді спеціалізованого програмного комплексу для розв’язування досліджуваних задач маршрутизації. Публікації. Матеріали роботи опубліковані у збірнику «Комп’ютерна математика» інституту кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України та у фаховому журналі «Науковий вiсник Ужгородського унiверситету. Серiя математика i iнформатика» Ужгородського нацiонального унiверситету та на ІІІ всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених та студентів «Інформаційні системи та технології управління» (ІСТУ-2019).Master's thesis: 97 p., 17 figures, 35 tables, 1 application, 66 sources. Relevance: Unmanned aerial vehicle systems (UAS), in particular unmanned aerial vehicles (UAV), are becoming more widely used. The wide functionality of the UAS and their increased availability leads to an expansion of the scope. Today UAS is used for land audits, poaching, monitoring and control of agricultural land, the delivery of drones is becoming more popular abroad. Particularly important is the use of UAS in the military sphere for tactical or strategic reconnaissance, as it allows the army not to risk personnel. Often during the military operation, the UAS group is used. When using the UAS group, it is important to plan the route beforehand, as opponents may intentionally create interference (radio jamming) that makes it impossible to control in real time. The dissertation examines the route planning of the UAS group using mobile UAV launch platforms, which is especially relevant today as the United States Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) launched the Gremlins program, which involves launching UAV teams from existing large aircraft such as bombers, transport planes, etc. Connection of the thesis with scientific programs, plans, topics. The thesis was written at the branch of The Department of Computer-aided management and data processing systems of the National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute» at the V. M. Glushkov Institute of Cybernetics of the National Academy of Sciences of Ukraine under the topic VF.180.11 «To develop a mathematical apparatus focused on the creation of intelligent information technologies for solving combinatorial optimization and information security problems» (2017-2021 biennium), which is executed by the Resolution of the Bureau of Informatics of the National Academy of Sciences of Ukraine from 23.06.2016 р. № 2. The purpose of the study - to minimize the costs of fulfilling the tasks set by the UAS group acting as a team by optimizing their routes. To achieve this goal, you must complete the following tasks: − review the known UAV routing tasks and the combinatorial optimization algorithms used to solve them; − formalize the task of planning the route of the UAS group using mobile platforms for launching UAV; − develop software implementation of combinatorial optimization algorithms for route planning; − carry out research of the offered algorithms by carrying out computational experiments. The object of study is the functioning of the UAS group when completing the tasks. The subject of study is the planning of routes of UAS groups with the possibility of using mobile platforms for launching and landing UAS, in particular UAV. The scientific novelty of the results is the development of a mathematical model and algorithms for solving the problems of optimization of routes of the UAS group, as well as the implementation of the developed mathematical apparatus in the form of a specialized software complex for solving the studied routing problems. Publications. The materials are published in the compilation "Computer Mathematics" of the Institute of Cybernetics of Glushkov NAS of Ukraine, in the professional journal «Scientific Bulletin of Uzhgorod University. Mathematics and Informatics Series» of Uzhgorod National University and at the III All-Ukrainian Scientific and Practical Conference of Young Scientists and Students "Information Systems and Technologies of Management" (ISTM-2019)

Aerial Vehicles

This book contains 35 chapters written by experts in developing techniques for making aerial vehicles more intelligent, more reliable, more flexible in use, and safer in operation.It will also serve as an inspiration for further improvement of the design and application of aeral vehicles. The advanced techniques and research described here may also be applicable to other high-tech areas such as robotics, avionics, vetronics, and space

Spatial representation for planning and executing robot behaviors in complex environments

Robots are already improving our well-being and productivity in different applications such as industry, health-care and indoor service applications. However, we are still far from developing (and releasing) a fully functional robotic agent that can autonomously survive in tasks that require human-level cognitive capabilities. Robotic systems on the market, in fact, are designed to address specific applications, and can only run pre-defined behaviors to robustly repeat few tasks (e.g., assembling objects parts, vacuum cleaning). They internal representation of the world is usually constrained to the task they are performing, and does not allows for generalization to other scenarios. Unfortunately, such a paradigm only apply to a very limited set of domains, where the environment can be assumed to be static, and its dynamics can be handled before deployment. Additionally, robots configured in this way will eventually fail if their "handcrafted'' representation of the environment does not match the external world. Hence, to enable more sophisticated cognitive skills, we investigate how to design robots to properly represent the environment and behave accordingly. To this end, we formalize a representation of the environment that enhances the robot spatial knowledge to explicitly include a representation of its own actions. Spatial knowledge constitutes the core of the robot understanding of the environment, however it is not sufficient to represent what the robot is capable to do in it. To overcome such a limitation, we formalize SK4R, a spatial knowledge representation for robots which enhances spatial knowledge with a novel and "functional" point of view that explicitly models robot actions. To this end, we exploit the concept of affordances, introduced to express opportunities (actions) that objects offer to an agent. To encode affordances within SK4R, we define the "affordance semantics" of actions that is used to annotate an environment, and to represent to which extent robot actions support goal-oriented behaviors. We demonstrate the benefits of a functional representation of the environment in multiple robotic scenarios that traverse and contribute different research topics relating to: robot knowledge representations, social robotics, multi-robot systems and robot learning and planning. We show how a domain-specific representation, that explicitly encodes affordance semantics, provides the robot with a more concrete understanding of the environment and of the effects that its actions have on it. The goal of our work is to design an agent that will no longer execute an action, because of mere pre-defined routine, rather, it will execute an actions because it "knows'' that the resulting state leads one step closer to success in its task

Social work with airports passengers

Social work at the airport is in to offer to passengers social services. The main methodological position is that people are under stress, which characterized by a particular set of characteristics in appearance and behavior. In such circumstances passenger attracts in his actions some attention. Only person whom he trusts can help him with the documents or psychologically