Network regularity and the influence of asycnhronism on the evolution of cooperation

In a population of interacting agents, the update dynamics defines the temporal relation between the moments at which agents update the strategies they use when they interact with other agents. The update dynamics is said to be synchronous if this process occurs simultaneously for all the agents and asynchronous if this is not the case. On the other hand, the network of contacts defines who may interact with whom. In this paper, we investigate the features of the network of contacts that play an important role in the influence of the update dynamics on the evolution of cooperative behaviors in a population of agents. First we show that asynchronous dynamics is detrimental to cooperation only when 1) the network of contacts is highly regular and 2) there is no noise in the strategy update process. We then show that, among the different features of the network of contacts, network regularity plays indeed a major role in the influence of the update dynamics, in combination with the temporal scale at which clusters of cooperator agents grow

A guided tour of asynchronous cellular automata

Research on asynchronous cellular automata has received a great amount of attention these last years and has turned to a thriving field. We survey the recent research that has been carried out on this topic and present a wide state of the art where computing and modelling issues are both represented.Comment: To appear in the Journal of Cellular Automat

Determinism Enhancement and Reliability Assessment in Safety Critical AFDX Networks

RÉSUMÉ AFDX est une technologie basée sur Ethernet, qui a été développée pour répondre aux défis qui découlent du nombre croissant d’applications qui transmettent des données de criticité variable dans les systèmes modernes d’avionique modulaire intégrée (Integrated Modular Avionics). Cette technologie de sécurité critique a été notamment normalisée dans la partie 7 de la norme ARINC 664, dont le but est de définir un réseau déterministe fournissant des garanties de performance prévisibles. En particulier, AFDX est composé de deux réseaux redondants, qui fournissent la haute fiabilité requise pour assurer son déterminisme. Le déterminisme de AFDX est principalement réalisé par le concept de liens virtuels (Virtual Links), qui définit une connexion unidirectionnelle logique entre les points terminaux (End Systems). Pour les liens virtuels, les limites supérieures des délais de bout en bout peuvent être obtenues en utilisant des approches comme calcul réseau, mieux connu sous l’appellation Network Calculus. Cependant, il a été prouvé que ces limites supérieures sont pessimistes dans de nombreux cas, ce qui peut conduire à une utilisation inefficace des ressources et augmenter la complexité de la conception du réseau. En outre, en raison de l’asynchronisme de leur fonctionnement, il existe plusieurs sources de non-déterminisme dans les réseaux AFDX. Ceci introduit un problème en lien avec la détection des défauts en temps réel. En outre, même si un mécanisme de gestion de la redondance est utilisé pour améliorer la fiabilité des réseaux AFDX, il y a un risque potentiel souligné dans la partie 7 de la norme ARINC 664. La situation citée peut causer une panne en dépit des transmissions redondantes dans certains cas particuliers. Par conséquent, l’objectif de cette thèse est d’améliorer la performance et la fiabilité des réseaux AFDX. Tout d’abord, un mécanisme fondé sur l’insertion de trames est proposé pour renforcer le déterminisme de l’arrivée des trames au sein des réseaux AFDX. Parce que la charge du réseau et la bande passante moyenne utilisée augmente due à l’insertion de trames, une stratégie d’agrégation des Sub-Virtual Links est introduite et formulée comme un problème d’optimisation multi-objectif. En outre, trois algorithmes ont été développés pour résoudre le problème d’optimisation multi-objectif correspondant. Ensuite, une approche est introduite pour incorporer l’analyse de la performance dans l’évaluation de la fiabilité en considérant les violations des délais comme des pannes.----------ABSTRACT AFDX is an Ethernet-based technology that has been developed to meet the challenges due to the growing number of data-intensive applications in modern Integrated Modular Avionics systems. This safety critical technology has been standardized in ARINC 664 Part 7, whose purpose is to define a deterministic network by providing predictable performance guarantees. In particular, AFDX is composed of two redundant networks, which provide the determinism required to obtain the desired high reliability. The determinism of AFDX is mainly achieved by the concept of Virtual Link, which defines a logical unidirectional connection from one source End System to one or more destination End Systems. For Virtual Links, the end-to-end delay upper bounds can be obtained by using the Network Calculus. However, it has been proved that such upper bounds are pessimistic in many cases, which may lead to an inefficient use of resources and aggravate network design complexity. Besides, due to asynchronism, there exists a source of non-determinism in AFDX networks, namely frame arrival uncertainty in a destination End System. This issue introduces a problem in terms of real-time fault detection. Furthermore, although a redundancy management mechanism is employed to enhance the reliability of AFDX networks, there still exist potential risks as pointed out in ARINC 664 Part 7, which may fail redundant transmissions in some special cases. Therefore, the purpose of this thesis is to improve the performance and the reliability of AFDX networks. First, a mechanism based on frame insertion is proposed to enhance the determinism of frame arrival within AFDX networks. As the network load and the average bandwidth used by a Virtual Link increase due to frame insertion, a Sub-Virtual Link aggregation strategy, formulated as a multi-objective optimization problem, is introduced. In addition, three algorithms have been developed to solve the corresponding multi-objective optimization problem. Next, an approach is introduced to incorporate performance analysis into reliability assessment by considering delay violations as failures. This allowed deriving tighter probabilistic upper bounds for Virtual Links that could be applied in AFDX network certification. In order to conduct the necessary reliability analysis, the well-known Fault-Tree Analysis technique is employed and Stochastic Network Calculus is applied to compute the upper bounds with various probability limits

Closing Information Gaps with Need-driven Knowledge Sharing

Informationslücken schließen durch bedarfsgetriebenen Wissensaustausch Systeme zum asynchronen Wissensaustausch – wie Intranets, Wikis oder Dateiserver – leiden häufig unter mangelnden Nutzerbeiträgen. Ein Hauptgrund dafür ist, dass Informationsanbieter von Informationsuchenden entkoppelt, und deshalb nur wenig über deren Informationsbedarf gewahr sind. Zentrale Fragen des Wissensmanagements sind daher, welches Wissen besonders wertvoll ist und mit welchen Mitteln Wissensträger dazu motiviert werden können, es zu teilen. Diese Arbeit entwirft dazu den Ansatz des bedarfsgetriebenen Wissensaustauschs (NKS), der aus drei Elementen besteht. Zunächst werden dabei Indikatoren für den Informationsbedarf erhoben – insbesondere Suchanfragen – über deren Aggregation eine fortlaufende Prognose des organisationalen Informationsbedarfs (OIN) abgeleitet wird. Durch den Abgleich mit vorhandenen Informationen in persönlichen und geteilten Informationsräumen werden daraus organisationale Informationslücken (OIG) ermittelt, die auf fehlende Informationen hindeuten. Diese Lücken werden mit Hilfe so genannter Mediationsdienste und Mediationsräume transparent gemacht. Diese helfen Aufmerksamkeit für organisationale Informationsbedürfnisse zu schaffen und den Wissensaustausch zu steuern. Die konkrete Umsetzung von NKS wird durch drei unterschiedliche Anwendungen illustriert, die allesamt auf bewährten Wissensmanagementsystemen aufbauen. Bei der Inversen Suche handelt es sich um ein Werkzeug das Wissensträgern vorschlägt Dokumente aus ihrem persönlichen Informationsraum zu teilen, um damit organisationale Informationslücken zu schließen. Woogle erweitert herkömmliche Wiki-Systeme um Steuerungsinstrumente zur Erkennung und Priorisierung fehlender Informationen, so dass die Weiterentwicklung der Wiki-Inhalte nachfrageorientiert gestaltet werden kann. Auf ähnliche Weise steuert Semantic Need, eine Erweiterung für Semantic MediaWiki, die Erfassung von strukturierten, semantischen Daten basierend auf Informationsbedarf der in Form strukturierter Anfragen vorliegt. Die Umsetzung und Evaluation der drei Werkzeuge zeigt, dass bedarfsgetriebener Wissensaustausch technisch realisierbar ist und eine wichtige Ergänzung für das Wissensmanagement sein kann. Darüber hinaus bietet das Konzept der Mediationsdienste und Mediationsräume einen Rahmen für die Analyse und Gestaltung von Werkzeugen gemäß der NKS-Prinzipien. Schließlich liefert der hier vorstellte Ansatz auch Impulse für die Weiterentwicklung von Internetdiensten und -Infrastrukturen wie der Wikipedia oder dem Semantic Web